钢筋混凝土受扭构件承载力计算(1)课件

1、混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录下一章下一章帮帮 助助第第 6 章章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算钢筋混凝土受扭构件承载力计算混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助本章重点本章重点 了解受扭构件的分类和受扭构件开裂、了解受扭构件的分类和受扭构件开裂、破坏过程破坏过程 ； 掌握受扭构件的设计计算方法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。熟悉钢筋混凝土受扭

2、构件的构造要求。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助土木工程土木工程受扭构件受扭构件的特点：的特点：一般均为一般均为弯、剪、弯、剪、扭构件扭构件 。 6.1概概 述述6.1.1 土木工程中常见的受扭构件土木工程中常见的受扭构件混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.1.2 平衡扭转与协调扭转平衡扭转与协调扭转平衡扭转平衡扭转 扭转由荷载引起，内扭矩为平衡外扭矩所必需，扭转由荷载引起，内扭矩为平衡外扭矩所必需，如上述各梁。如上述各梁。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原

3、理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助协调扭转或附加扭转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。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。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。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。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混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助3.无筋矩形混凝土受扭试验无筋矩形混凝土受扭试验 截面长边中点附近出现一条截面长边中点附近出现一条45斜裂缝，斜裂缝

4、，迅速螺旋形向相邻两个面延伸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典型的脆性混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.1.3 抗扭钢筋的形式抗扭钢筋的形式抗弯抗弯 - - 纵向钢筋；纵向钢筋；抗剪抗剪 箍筋或箍筋箍筋或箍筋+ +弯筋；弯筋；抗扭抗扭 箍筋箍筋+ +沿截面周边沿截面周边 均匀布置的纵筋，均匀布置的纵筋， 且箍筋与纵筋的比且箍筋与纵筋的比 例要适当。例要适当。6.1.4 受扭构件分类受扭构件分类纯扭纯扭剪扭剪扭 土土木工程中少见；木工程

5、中少见； 弯扭弯扭弯剪扭：土木工程中常见弯剪扭：土木工程中常见 。 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.1.4 抗扭钢筋的数量决定了它的破坏形式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较少抗扭构件配筋适当抗扭构件配筋适当抗扭构件配筋大或砼强度低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混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.2.1 纯扭构件承载力计算纯扭构件承载力计算6.2建筑工程中

6、受扭构件承载力计算建筑工程中受扭构件承载力计算理想弹塑性材料纯扭构件承载力理想弹塑性材料纯扭构件承载力混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助塑性状态下能抵抗的扭矩为：塑性状态下能抵抗的扭矩为：6-1ttUWfT 式中：式中： Wt 截面抗扭塑性抵抗矩截面抗扭塑性抵抗矩;对于矩形截面对于矩形截面 h为截面长边边长为截面长边边长;b为截面短边边长。为截面短边边长。素混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件 bhbW 362t6-2tt7 . 0WfT 6-3混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章

7、帮帮 助助式中：式中： s 箍筋间距箍筋间距; Ast1 抗扭箍筋单肢截面面积抗扭箍筋单肢截面面积; Acor 截面核心部分面积截面核心部分面积, 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钢筋混凝土纯扭构件sAAfWfTcor1styvtt2 . 135. 0z z 6-4cor1styvstyuAfsAfl z z6-5混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助式中：式中： Astl 全部抗扭纵筋截面面积全部抗扭纵筋截面面积; ucor 截面核心部分周

8、长截面核心部分周长, ucor = 2(bcor + hcor)。cor1styvstyuAfsAfl z z6-5为了保证抗扭纵筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：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，可先假定一个设计时，可先假定一个z值，然后由式值，然后由式（6-4）求）求Ast1 ，再由式（，再由式（6-5）求）求Astl 。混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助剪力的存在会降低剪力的存在会降低截面的抗扭能力；截面的抗扭能力；同样，扭矩的存在同样，扭矩的存在也会降低截面的抗也会降低截面的抗剪能力剪能力。6.2.

9、2 剪扭构件承载力计算剪扭构件承载力计算剪扭相关性剪扭相关性（ttco0tco35. 0,7 . 0WfTbhfV） 弯型、剪扭型、扭型弯型、剪扭型、扭型 在弯扭共同作用下，在弯扭共同作用下，扭矩扭矩使使沿截面周边所有沿截面周边所有纵筋纵筋都受都受拉，拉，而而弯弯矩只使弯曲受拉区的矩只使弯曲受拉区的钢筋钢筋受受拉，拉，故在弯曲受拉区纵故在弯曲受拉区纵筋筋的拉的拉应力应力是叠加的是叠加的，从而会降低从而会降低抗抗弯承载力弯承载力。 在扭剪共同作用下，在扭剪共同作用下，而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构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，因此件的一个侧面上叠加，因此会降低会降低抗剪抗

10、剪承载力承载力。TMTV拉应力叠加拉应力叠加拉压应力抵消拉压应力抵消剪应力抵消剪应力抵消剪应力叠加剪应力叠加2. 在在剪扭剪扭共同共同作用作用下下，为避免，为避免主压应力方向主压应力方向混凝土的抗混凝土的抗力被重复利用，力被重复利用， 用系数用系数 来来考虑考虑在剪扭双重作用下在剪扭双重作用下混凝土混凝土的的承载力降低承载力降低； 试验表明：在试验表明：在弯矩弯矩、剪力剪力和和扭矩扭矩共同作用下，各项承载力共同作用下，各项承载力是相互关联的，是相互关联的，其相互影响十分复杂其相互影响十分复杂。设计中通常简化为：设计中通常简化为： 1. 抗抗弯所需的纵筋弯所需的纵筋要单独要单独计算计算，在弯曲受

11、拉区，在弯曲受拉区抗弯纵筋抗弯纵筋 要与抗扭纵筋叠加要与抗扭纵筋叠加；3. 近似采用抗剪和纯扭计算公式近似采用抗剪和纯扭计算公式分别计算分别计算抗扭抗扭箍筋箍筋与抗与抗 剪剪箍筋箍筋，然后叠加。，然后叠加。t混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助剪扭构件承载力计算剪扭构件承载力计算剪扭相关性剪扭相关性（ttco0tco35.0,7.0WfTbhfV） 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 规范经简化后的结果为规范经简化后的结果为 ：P170（1）当）当Tc/Tco 0.

12、5时，即时，即T 0.175ftWt时，可忽略扭时，可忽略扭 矩影响，按纯剪构件设计；矩影响，按纯剪构件设计；（2）当）当Vc/Vco 0.5时，即时，即V 0.35ftbh0时，可忽略剪时，可忽略剪 力影响，按纯扭构件设计；力影响，按纯扭构件设计；（3）当）当T0.175ftWt和和V 0.35ftbh0时，要考虑剪扭的相时，要考虑剪扭的相 关性。关性。考虑剪扭相关性的计算考虑剪扭相关性的计算0v1vsyvt0t25. 1)5 . 1 (7 . 0hsnAfbhfV 6-7tcor1styvttt2 . 135. 0sAAfWfTz z 6-8混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主

13、主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助式中：式中： t 剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数：0tt5 . 015 . 1TbhVW 6-9当当 t 0.5时，取时，取t0.5；当；当 t 1.7 时，取z1.7 。 剪扭构件剪扭构件一般剪扭构件一般剪扭构件0svyv0tt25. 17 . 0)5 . 1 (hsAfbhfV sAAfWfTcor1styvtth2 . 135. 0z z 6-226-23式中：式中： 箱形截面壁厚系数箱形截面壁厚系数， 当当 1.0 时，取时，取 1.0 ; Wt 箱形截面壁厚箱形截面壁厚, 其值不应小于其值不应小

14、于bh/7。h h h 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助式中：式中： t 按式（按式（6-11）计算；）计算；Wt 应以应以 ft代替代替。集中力作用下的独立剪扭构件：集中力作用下的独立剪扭构件：0svyv0tt25. 1175. 1)5 . 1 (hsAfbhfV sAAfWfTcor1styvtth2 . 135. 0z z 6-246-25 弯剪扭构件弯剪扭构件 像矩形、像矩形、T形和形和I形截面一样，弯矩按纯弯构件计形截面一样，弯矩按纯弯构件计 算剪力和扭矩按剪扭构件计算。算剪力和扭矩按剪扭构件计算。t 混凝土结构设计

15、原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 压弯剪扭构件压弯剪扭构件受扭构件公式使用条件及构造要求受扭构件公式使用条件及构造要求 为了防止超筋为了防止超筋,要求截面尺寸满足要求截面尺寸满足 0svyv0tt07. 0175. 115 . 1hsAfNbhfV 6-266-27sAAfWANfTcorst1yvttt2 . 107. 035. 0z z cct025. 08 . 0fWTbhV 6-28当当hw/b4时时,cct020. 08 . 0fWTbhV 6-29当当hw/b6时时,混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目

16、录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 为了防止少筋为了防止少筋,要求：要求：6-30yvtminsv,sv/28. 0ff 受剪及受扭箍筋要满足：受剪及受扭箍筋要满足：6-31 受扭纵筋要满足：受扭纵筋要满足：VbTffllyvtmin,tt6 . 0 2/,2/ VbTVbT取取时时当当混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 可按构造配置抗扭纵筋和箍筋的条件可按构造配置抗扭纵筋和箍筋的条件6-32tt07 . 0fWTbhV 纵筋的配筋率应不小于受弯时的最小配筋率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。和受

17、扭时最小配筋率之和。 构造要求构造要求受扭箍筋应采用封闭式箍筋，做法见下图。受扭箍筋应采用封闭式箍筋，做法见下图。135受扭钢筋受扭钢筋应应对称对称设置于截设置于截面周边，面周边，角点角点处应有处应有纵筋纵筋。（1）当当035. 0bhfVt或或01875. 0bhfVt时时：可：可忽忽略剪力影响略剪力影响，按受弯构件正截面受弯承载力和纯扭构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。件的受扭承载力分别进行计算。（2）当当ttWfT175. 0时时：可：可忽略扭矩影响忽略扭矩影响，按受弯按受弯构件正截面构件正截面受弯受弯和斜截面受剪承载力分别进行计算。和斜截面受剪承载力分别进

18、行计算。矩形截面矩形截面弯剪扭共同作用弯剪扭共同作用下构件的承载力下构件的承载力可按以下步骤进行计算：可按以下步骤进行计算： （3）按）按抗弯承载力单独计算抗弯承载力单独计算所需的受弯纵向钢筋截面面积所需的受弯纵向钢筋截面面积sAsA及及（4）按）按抗剪承载力单独计算抗剪承载力单独计算所所需要的抗剪箍筋需要的抗剪箍筋sAsv0025. 1)5 . 1 (7 . 0hsAfbhfVVsvyvttu00)5 . 1 (175. 1hsAfbhfVVsvyvttu或或(5) 按抗扭承载力计算抗扭需要的箍筋按抗扭承载力计算抗扭需要的箍筋sAst1corstyvtttuAsAfWfTT12 . 135.

19、 0zstlA(6) 按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比 z z 确定抗扭纵筋确定抗扭纵筋 yvycorststlffuAsA1z设计中可假定设计中可假定z z =1.2(7)按照按照叠加原则叠加原则计算抗弯计算抗弯和抗和抗扭需要的纵筋总用量扭需要的纵筋总用量+=sAsA3stlA3stlA3stlAsA3stlA+3stlA+3stlAsA抗弯抗弯纵筋纵筋抗扭抗扭纵筋纵筋纵筋纵筋总量总量 应当指出，应当指出，抗弯纵筋中的受压钢筋抗弯纵筋中的受压钢筋 As是受压的，而抗扭纵是受压的，而抗扭纵筋筋Astl是受拉的是受拉的，应该互相，应该互相抵消抵消。但。但构件在使用中要承受

20、各种可构件在使用中要承受各种可能的内力组合能的内力组合，有时弯矩会较小，有时扭矩也会很小，为安全，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。起见，还是采用叠加。当设计者有充分依据时，考虑这种抵消当设计者有充分依据时，考虑这种抵消是合理的。是合理的。(8)按照按照叠加原则叠加原则计算计算抗抗剪剪和抗和抗扭扭的的箍筋箍筋总总用量用量+=1svA1stA1svA1stA+抗剪抗剪箍筋箍筋抗扭抗扭箍筋箍筋箍筋箍筋总量总量1截面限制条件截面限制条件：防止混凝土沿主压应力方向被压坏，防止混凝土沿主压应力方向被压坏，即即防止超配筋。防止超配筋。当当4bhw时时， cctfWTbhV25.

21、08 . 00当当6bhwcctfWTbhV2 . 08 . 00时时， 当当64bhw时时， 按线性内插法确定按线性内插法确定 2. 防止少筋脆性破坏：防止少筋脆性破坏：即要满足抗扭箍筋和抗即要满足抗扭箍筋和抗剪箍筋的剪箍筋的最小配筋率最小配筋率。yvtstststffbsA28. 02min,1yttlstltlffbhA85. 0min,(9)验算适用验算适用条件条件混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.3.1 矩形和箱形截面纯扭构件矩形和箱形截面纯扭构件6.3公路桥梁工程中受扭构件承载力计算公路桥梁工程中受扭构件承载力计

22、算6-33vcorsv1svttdad02 . 135. 0sAAfWfTz z 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.3.2 矩形和箱形截面剪扭和弯剪扭构件矩形和箱形截面剪扭和弯剪扭构件 剪扭构件剪扭构件fsv 箍筋的抗拉强度设计值；箍筋的抗拉强度设计值；z 抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比，抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比， 0.6z 1.7。按公式（按公式（6-33）计算的箱形截面构件应满足）计算的箱形截面构件应满足 t20.1b和和t10.1h的条件。的条件。不考虑剪扭相关性，剪力和扭矩分别计算，抗扭按下不考虑剪扭相关性，剪力和扭矩分别计算，抗扭按下公式计算公式计算vcorsv1svttdtad02 . 135. 0sAAfWfTz z 6-34混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第 6 章主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下