受弯构件正截面计算课件

701纯扭构件的承载力计算TorsionStrengthforMembers沈阳工业大学多媒体辅助教学课程

混凝土结构基本原理

DesignPrincipleforConcreteStructure701纯扭构件的承载力计算沈阳工业大学多媒体辅助教学课程

§5.1

受扭构件的分类

§5.2受扭构件的试验研究

§5.3纯扭构件的承载力

§5.4剪扭共同作用下的构件承载力计算

§5.5

弯剪扭构件承载力计算

§5.6压、弯、剪、扭作用下承载力计算

§5.7构造要求本节习题第5章受扭构件的扭曲截面承载力计算§5.1受扭构件的分类本节习题第5章受扭构纯扭和复合受扭。

主要指梁与柱。受扭构件的定义受扭构件的破坏形式由此，确定学习目标引言§纯扭和复合受扭。主要指梁与柱。受扭构件的定义受扭构件的破坏

本章主要讲述钢筋混凝土纯扭构件及复合受力构件的扭曲截面承载能力。主要内容为：纯扭构件的受力性能及破坏特点、配筋对破坏形态的影响、素混凝土纯扭和钢筋混凝土纯扭的承载能力计算原理、配筋强度系数对承载能力及破坏状态的影响、钢筋混凝土受扭构件扭曲截面承载能力计算公式、适用范围与构造要求、剪扭构件的受力特点及剪扭相互影响规律、剪扭构件、剪扭压与剪扭拉构件的受剪与受扭截面承载能力、压（拉）弯剪扭构件的纵向配筋与箍筋计算等。1、了解受扭构件的分类、受力过程和破坏机理；2、掌握纯扭构件和复合受扭构件的设计计算方法；3、熟悉受扭构件的构造要求。第5章学习目标本章主要讲述钢筋混凝土纯扭构件及复合受力构件的扭曲截图5-1平衡扭转与协调扭转图例(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁§5.1受扭构件的分类

扭转的类型平衡扭转：雨蓬梁，吊车梁协调扭转：平面折梁，边框架主梁图5-1平衡扭转与协调扭转图例(a)(b)(c)(d)H◆

构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出◆受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。◆通过计算保证平衡扭转EquilibriumTorsion◆构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出平衡扭转Equi在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为协调扭转。对于协调扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布进行扭矩计算。通过受扭构造保证协调扭转CompatibilityTorsion返回在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化，而协调扭转的扭矩与刚度变化相关。实际构件受扭的情况：纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭–––梁地震荷载作用下的角柱承受扭矩–––柱两类扭转的差别：平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化，而协调扭转的扭矩与刚§5.2纯扭构件的试验研究5.2.1纯扭构件的破坏形态试验表明：T

tp

开裂前：主拉力最大值在长边中间，主拉应力与轴线呈45

角

开裂后：当

tp>ft时，长边中点裂缝

螺旋发展

三面开裂

混凝土压坏，形成扭曲破坏面斜弯型破坏，属脆性破坏。(1)素混凝土纯扭构件§5.2纯扭构件的试验研究5.2.1纯扭构件的破坏形态试验素混凝土纯扭构件一旦开裂很快破坏，受扭承载力很低。配筋后的混凝土构件，其受扭承载力明显提高。受扭

要配抗扭钢筋开裂形成大约45°方向的螺旋式裂缝选用变角度空间桁架模型(2)钢筋混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件一旦开裂很快破坏，受扭承载力很低。受扭要配

受扭钢筋布筋要点：

受扭纵筋必须沿截面周边对称均匀布置；

受扭箍筋必须采用封闭箍筋；

两种受扭钢筋，必须合理搭配使用。(3)受扭钢筋的布置最理想的配筋方式是在靠近表面处设置呈45°走向的螺旋形钢筋，因此，分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成抗扭骨架。施工不便反向扭矩失效但(3)受扭钢筋的布置最理想的配筋方式是在靠近表面处设置呈452、适筋破坏

当纵筋和箍筋的配置适当，开裂抗扭钢筋受力

T

钢筋屈服形成空间扭曲破坏面(4)受扭构件的四种破坏

T

破坏特征与纵筋和箍筋的数量有关开裂表面形成螺旋裂缝抗扭钢筋受力当纵筋和箍筋或其中之一过少时1、少筋破坏当纵筋和箍筋合适2、适筋破坏当纵筋和箍筋的配置

当纵筋和箍筋都配置过多，开裂抗扭钢筋受力T

钢筋在砼压碎时未屈服4、完全超筋破坏

从以上分析，要破坏有征兆，且承载力高，材料充分利用、只能采用前两种，应采取措施避免后两种。同时要材料充分发挥作用，抗扭纵筋和箍筋应合理搭配。3、部分超筋破坏

当箍筋或纵筋数量过多时，开裂抗扭钢筋受力T

钢筋部分屈服形成空间扭曲破坏面当纵筋和箍筋都配置过多，开裂抗扭钢实验表明：两种钢筋要有效发挥抗扭作用，应控制两者的用量比。…5－1

＞1.7时，取

=1.7

当

=1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳当0.5

2.0一般两者可以发挥作用实验表明：

––受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比5.2.2

––纵向钢筋和箍筋的配筋强度比值返回实验表明：两种钢筋要有效发挥抗扭作用，应控制两者的…5－1弹性分析：若砼为塑性材料，全截面达到砼ft时为极限扭矩：

若砼为弹性材料，当最大扭剪应力或最大主拉应力达到砼ft时，构件开裂，开裂扭矩：…5－2塑性分析5.3.1纯扭构件的开裂扭矩配筋后的纯扭构件开裂前受扭钢筋的应力很小，因此在研究开裂扭矩时，可忽略钢筋的影响，视为与素混凝土纯扭构件相似。tmax§5.3矩形截面纯扭构件的承载力弹性分析：若砼为塑性材料，全截面达到砼ft时为极限扭矩：

素梁开裂扭矩计算公式：Tcr=0.7ftWt…5－5…5－4对于矩形截面：◆

混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之间的弹塑性材料，◆

达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之间。◆

为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入修正降低系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。◆

根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》为偏于安全起见，取0.7。于是，开裂扭矩的计算公式为，素梁开裂扭矩计算公式：Tcr=0.7ftWt…5－5…55.3.2《规范》规定的配筋计算方法

在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，对hw/b≤6的矩形，hw/tw≥6的箱形截面和T形、I形截面（见图）的受扭构件扭曲截面承载力采用不同的计算方法：图5-受扭构件截面5.3.2《规范》规定的配筋计算方法在弯矩1.hw/b≤6的矩形截面…5-14图5-公式与实验比较2.hw/b≤6的箱形截面…5－6箱形截面受扭塑性抵抗扭为：

值应符合0.6

1.7的要求，当

＞1.7时，取

=1.7。

1.hw/b≤6的矩形截面…5-14图5-公式与实)

sv,min(

0.28))

tl,min(

0.85)

ftfyvnAst1

bs

sv(

ftfyAstl

bh

tl(

3.公式的适用条件避免少筋避免完全超筋2．最小配筋率为避免少筋，受扭纵筋和受扭箍筋必须大于各自的最小配筋率；1.截面限制条件为了保证破坏时，混凝土不会首先压碎破坏，因此必须限制最大配筋率。采用最小截面限制条件避免该情况。

hw/b(hw/tw)≤4,T≤0.2βcfcWt

hw/b(hw/tw)≥6,T≤0.16βcfcWt

当4<hw/b<6时，按线性内插法确定返回)sv,min(0.28))

本节习题：【拓展训练2