钢筋混凝土受扭构件承载力计算-1.ppt

混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 第6章钢筋混凝土受扭构件承载力计算 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 本章重点 了解受扭构件的分类和受扭构件开裂 破坏过程 掌握受扭构件的设计计算方法 了解公路桥涵工程与建筑工程关于受扭构件计算的相同与不同之处 熟悉钢筋混凝土受扭构件的构造要求 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 土木工程受扭构件的特点 一般均为弯 剪 扭构件 6 1 1土木工程中常见的受扭构件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 1 2平衡扭转与协调扭转 平衡扭转扭转由荷载引起 内扭矩为平衡外扭矩所必需 如上述各梁 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 协调扭转或附加扭转扭转由变形引起 并由变形连续条件所决定 如与次梁相连的边框架的主梁扭转 本章主要讨论平衡扭转计算 协调扭转可用构造钢筋或内力重分布方法处理 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 3 无筋矩形混凝土受扭试验 截面长边中点附近出现一条45 斜裂缝 迅速螺旋形向相邻两个面延伸三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面结构立即破坏典型的脆性 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 1 3抗扭钢筋的形式 抗弯 纵向钢筋 抗剪 箍筋或箍筋 弯筋 抗扭 箍筋 沿截面周边均匀布置的纵筋 且箍筋与纵筋的比例要适当 6 1 4受扭构件分类 纯扭剪扭土木工程中少见 弯扭弯剪扭 土木工程中常见 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 1 4抗扭钢筋的数量决定了它的破坏形式 抗扭构件配筋较少 抗扭构件配筋适当 抗扭构件配筋大或砼强度低 抗扭钢筋不能提高开裂扭矩大幅提高极限扭矩 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 2 1纯扭构件承载力计算 理想弹塑性材料纯扭构件承载力 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 塑性状态下能抵抗的扭矩为 式中 Wt 截面抗扭塑性抵抗矩 对于矩形截面h为截面长边边长 b为截面短边边长 素混凝土纯扭构件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 式中 s 箍筋间距 Ast1 抗扭箍筋单肢截面面积 Acor 截面核心部分面积 Acor bcor hcor z 抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比值 钢筋混凝土纯扭构件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 式中 Astl 全部抗扭纵筋截面面积 ucor 截面核心部分周长 ucor 2 bcor hcor 为了保证抗扭纵筋和抗扭箍筋都能充分被利用 要求 设计时 可先假定一个z值 然后由式 6 4 求Ast1 再由式 6 5 求Astl 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 剪力的存在会降低截面的抗扭能力 同样 扭矩的存在也会降低截面的抗剪能力 6 2 2剪扭构件承载力计算 剪扭相关性 弯型 剪扭型 扭型 在弯扭共同作用下 扭矩使沿截面周边所有纵筋都受拉 而弯矩只使弯曲受拉区的钢筋受拉 故在弯曲受拉区纵筋的拉应力是叠加的 从而会降低抗弯承载力 在扭剪共同作用下 而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加 因此会降低抗剪承载力 拉应力叠加 拉压应力抵消 剪应力抵消 剪应力叠加 2 在剪扭共同作用下 为避免主压应力方向混凝土的抗力被重复利用 用系数来考虑在剪扭双重作用下混凝土的承载力降低 试验表明 在弯矩 剪力和扭矩共同作用下 各项承载力是相互关联的 其相互影响十分复杂 设计中通常简化为 1 抗弯所需的纵筋要单独计算 在弯曲受拉区抗弯纵筋要与抗扭纵筋叠加 3 近似采用抗剪和纯扭计算公式分别计算抗扭箍筋与抗剪箍筋 然后叠加 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 剪扭构件承载力计算 剪扭相关性 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 规范经简化后的结果为 P170 1 当Tc Tco 0 5时 即T 0 175ftWt时 可忽略扭矩影响 按纯剪构件设计 2 当Vc Vco 0 5时 即V 0 35ftbh0时 可忽略剪力影响 按纯扭构件设计 3 当T 0 175ftWt和V 0 35ftbh0时 要考虑剪扭的相关性 考虑剪扭相关性的计算 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 式中 t 剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数 当 t 0 5时 取 t 0 5 当 t 1 0时 取 t 1 0 特点 1 规范变全线段剪扭相关为部分线段相关 2 承载力降低体现在混凝土的抗剪和抗扭上 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 若为集中荷载作用下的独立梁 式 6 7 应改为 式中 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 弯 扭构件承载力计算 不考虑弯扭相关性 分别按纯弯和纯扭构件计算和配筋 然后将钢筋面积叠加 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 弯 剪 扭构件承载力计算 弯矩 按纯弯构件计算 剪力按剪 扭构件计算 扭矩验算是否要考虑剪 扭相关性 分别计算 然后将钢筋面积叠加 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 T形和I形截面弯 剪 扭构件 翼缘悬挑宽度对抗扭承载力有提高 当长度过小 小于翼缘厚度 提高不显著 过大连接处刚度下降扭变开裂不能承受扭矩作用 规范规定 悬挑计算长度不得超过其厚度的3倍 实验表明 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 T形和I形截面弯 剪 扭构件 实验表明 斜裂缝呈旋转螺旋 扭型破坏 腹板两侧同向倾斜的剪切斜裂缝 剪型破坏 翼缘受压翼缘受扭不 翼缘按构造配筋 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 T形和I形截面弯 剪 扭构件 弯矩按纯弯计算 剪力由腹板单独承担 扭矩由腹板和翼缘共同承受 计算原则 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 扭矩分配 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 式中 截面各部分受力 翼缘 纯扭 腹板 剪 扭 全截面 弯剪扭分别配筋再叠加 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 箱形截面 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 z值仍按公式 6 9 计算 且应0 6 z 1 7符合的要求 当z 1 7时 取z 1 7 剪扭构件 式中 箱形截面壁厚系数 当 1 0时 取 1 0 Wt 箱形截面壁厚 其值不应小于bh 7 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 式中 t按式 6 11 计算 Wt应以ft代替 集中力作用下的独立剪扭构件 弯剪扭构件 像矩形 T形和I形截面一样 弯矩按纯弯构件计算剪力和扭矩按剪扭构件计算 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 压弯剪扭构件 受扭构件公式使用条件及构造要求 为了防止超筋 要求截面尺寸满足 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 为了防止少筋 要求 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 可按构造配置抗扭纵筋和箍筋的条件 纵筋的配筋率应不小于受弯时的最小配筋率和受扭时最小配筋率之和 构造要求 受扭箍筋应采用封闭式箍筋 做法见下图 受扭钢筋应对称设置于截面周边 角点处应有纵筋 1 当 或 时 可忽 略剪力影响 按受弯构件正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别进行计算 2 当 时 可忽略扭矩影响 按受弯 构件正截面受弯和斜截面受剪承载力分别进行计算 矩形截面弯剪扭共同作用下构件的承载力可按以下步骤进行计算 3 按抗弯承载力单独计算所需的受弯纵向钢筋截面面积 及 4 按抗剪承载力单独计算所需要的抗剪箍筋 或 5 按抗扭承载力计算抗扭需要的箍筋 6 按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比z确定抗扭纵筋 设计中可假定z 1 2 7 按照叠加原则计算抗弯和抗扭需要的纵筋总用量 应当指出 抗弯纵筋中的受压钢筋A s是受压的 而抗扭纵筋Astl是受拉的 应该互相抵消 但构件在使用中要承受各种可能的内力组合 有时弯矩会较小 有时扭矩也会很小 为安全起见 还是采用叠加 当设计者有充分依据时 考虑这种抵消是合理的 8 按照叠加原则计算抗剪和抗扭的箍筋总用量 1 截面限制条件 防止混凝土沿主压应力方向被压坏 即防止超配筋 当 时 当 时 当 时 按线性内插法确定 2 防止少筋脆性破坏 即要满足抗扭箍筋和抗剪箍筋的最小配筋率 9 验算适用条件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 3 1矩形和箱形截面纯扭构件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 3 2矩形和箱形截面剪扭和弯剪扭构件 剪扭构件 混凝土结构设计原理 第6章 主页 目录 上一章 下一章 帮助 6 3 3矩形和箱形截面受扭构件截面尺寸应满足的条件 弯剪扭构件 弯矩按纯弯计算 剪力和扭矩也分别计