《受扭构件承载力》PPT课件.ppt

第 7 章 受扭构件的扭曲截面 承载力,8.1 概述,平衡扭转:静定 图8-1（a） 协调扭转:超静定 图8-1（b）,受扭构件中通常也配置纵筋和箍筋以抵御扭矩,8.2 纯扭构件的试验研究,8.2.1 裂缝出现前的性能,1. 素混凝土纯扭构件,素混凝土纯扭构件,先在某长边中点开裂,形成一螺旋形裂缝，一裂即坏,三边受拉，一边受压,8.2.2 裂缝出现后的性能,2. 钢筋混凝土纯扭构件,钢筋混凝土纯扭构件,开裂前钢筋中的应力很小,开裂后不立即破坏，裂缝可以不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态,8.2.3 纯扭构件的破坏特征,少筋破坏： 裂后钢筋应力激增，构件破坏，属脆性破坏,适筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋先屈服，混凝土压碎，构件破坏，属延性破坏,超筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服，属脆性破坏,部分超筋破坏： 裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，由于纵筋和箍筋配筋比率相差很大，破坏时其中一种钢筋先达到屈服，而另一种不屈服，具有一定的延性,设计时应避免出现,8.3 纯扭构件的扭曲截面承载力,8.3.1 开裂扭矩的计算 （忽略钢筋的作用）,图（a）是构件截面上剪应力分布图。 图（b）为理想弹性材料， ，比试验值低； 图（c）为塑性材料，比试验值高。 规范采用理想弹塑性应力分布图来进行计算。,1. 矩形截面纯扭构件,矩形截面的抗扭塑性抵抗矩 亦可用砂堆比拟导出,砼按塑性材料，构件开裂扭矩：,砼按理想弹性材料，构件开裂扭矩：,2. T形、 I形截面纯扭构件,简化成三棱柱,对T形I形截面的受扭构件，可分成若干个矩形求Tcri。再求和Tcri 。,划分矩形的原则：使Wt最大。 以T形截面为例,试验表明，挑出部分不应超过翼缘厚度的3倍,8.3.2 扭曲截面受扭承载力的计算,1.基本假定,砼设计规范采用的是变角度空间桁架模型计算方法： （1）砼只承受压力，是桁架的斜压杆，混凝土开裂后不承受拉力，忽略混凝土斜杆的抗剪作用； （2）纵筋和箍筋只承受拉力，是桁架的弦杆和腹杆； （3）忽略核心砼的受扭作用及钢筋的销拴作用。,8.3.2 扭曲截面受扭承载力的计算,定义剪力流,剪力流中心线所包围的面积,抗扭承载力,2.承载力计算分析,根据弹性薄壁管理论,纵筋的拉力,对隔离体ABCD,相应其它三个面的隔离体,2.承载力计算分析,2.承载力计算分析,纵筋的拉力,如果配筋适中，纵筋可以屈服,箍筋的拉力,对斜裂缝上半部分的隔离体ACD,如果配筋适中，箍筋亦可以屈服,2.承载力计算分析,纵筋与箍筋的配筋强度比,纵筋与箍筋配筋强度比,2.承载力计算分析,抗扭承载力的计算公式,反映配筋对抗扭承载力的贡献，对任意形状的薄壁构件可导出类似的公式,2.承载力计算分析,8.3.3 按砼设计规范的配筋计算方法,1、hw/b6的矩形截面钢筋砼纯扭构件受扭承载力计算公式：,其中： 0.61.7 Acor=bcorhcor ucor=2(bcor+hcor) 轴向力和扭矩共同作用时采用式,防止少筋破坏,防止超筋破坏,线性插值,2、hw/b6箱形截面钢筋砼纯扭构件的扭曲截面受扭承载力,壁厚影响系数:,3、T、I形截面纯扭构件,（1）腹板,另：,（3）受拉翼缘,（2）受压翼缘,将截面分成若干个矩形截面，求Tui 注意翼缘抗扭抵抗矩的计算,8.3.3 抗扭承载力计算公式应用 1. 基于承载力的截面设计,矩形截面或箱形截面-设计步骤,矩形截面或箱形截面-构造要求,纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果,箍筋带135的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积,8.3.3 抗扭承载力计算公式应用 1. 基于承载力的截面设计,T形截面或I形截面-设计步骤,将截面分成若干个矩形,8.3.3 抗扭承载力计算公式应用 1. 基于承载力的截面设计,T形截面或I形截面-配筋构造,8.3.3 抗扭承载力计算公式应用 1. 基于承载力的截面设计,8.3.3 抗扭承载力计算公式应用 2. 既有构件截面承载力,矩形截面或箱形截面,按纵筋均匀布置的原则，确定抗扭纵筋的截面积,8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力,8.4.1 试验研究及破坏形态 弯型破坏：弯矩起控制作用时 扭型破坏：扭矩起控制作用时 剪扭型破坏 ：剪力与扭矩起控制作用时 另：剪力作用十分显著时，还会发生剪压破坏,8.4.2 按砼设计规范的配筋计算方法 一般原则：纵筋 按受弯构件受弯+剪扭构件受扭 箍筋 剪扭构件受剪+剪扭构件受扭 设计计算方法： 1、对于剪力和扭矩共同作用下的矩形截面一般剪扭构件 （1）剪扭构件的受剪承载力,（2）剪扭构件的受扭承载力,集中力时：,有腹筋弯剪扭构件的剪扭相关性,2、箱形截面钢筋砼一般剪扭构件 计算方法同矩形截面，只是系数h和应按箱型纯扭截面。 3、T形和I形截面剪扭构件的受剪扭承载力 （1）剪扭构件的受剪承载力：同矩形截面，其中将T、Wt分别以Tw、Wtw替代。 （2）剪扭构件受扭承载力 可按纯扭构件计算方法,将截面划分为几个矩形截面，腹板按矩形截面剪扭构件计算，翼缘按纯扭构件计算。 弯扭构件：规范采用按纯弯和纯扭构件分别计算，再叠加的计算方法。 规范规定： （1）当V0.35 ftbh0或V0.875 ftbh0/（ +1）时,忽略剪力影响 （2）当T0.175 ftWt时，忽略扭矩影响 注：构造要求必须满足,8.5 在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下钢筋砼矩形截面框架柱受扭承载力计算,1、受剪承载力,2、受扭承载力,配筋原则：纵筋：按偏心受压构件正截面+剪扭构件受扭 箍筋：剪扭构件受剪+剪扭构件受扭,可不考虑构件受扭，按构造配抗扭钢筋。,8.6 对属于协调扭转的钢筋砼构件扭曲截面承载力,8.7 构造要求 1、弯剪扭构件受扭纵筋的最小配筋率,2、箍筋的最小配筋率,3、构件截面尺寸的要求,可不进行构件截面受剪扭承载力计算，只按构造配筋。,钢筋砼受弯剪扭构件计算步骤,1、验算构件截面尺寸； 2、验算是否考虑扭矩、剪力