素混疑土纯扭构件的开裂分析

1、 1. 受扭构件受力特点受扭构件受力特点; 2. 受扭构件的配筋构造要求。受扭构件的配筋构造要求。 本章主要内容第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件简介钢筋混凝土受扭构件简介 1. 1. 了解受扭构件的受力特点；了解受扭构件的受力特点； 2. 2. 掌握受扭构件的配筋特点及配筋构造要求。掌握受扭构件的配筋特点及配筋构造要求。 第第 一一 讲讲教学目标：受扭构件的配筋特点及配筋构造要求受扭构件的配筋特点及配筋构造要求。受扭构件的受力特点。受扭构件的受力特点。重重 点点难难 点点 5.1.1 5.1.1 受扭构件受力特点受扭构件受力特点受扭构件：受扭构件：在构件截面中在构件截面中有扭矩作用的构有扭矩作

2、用的构件，受扭构件分件，受扭构件分类：纯扭、剪扭、类：纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭构弯扭、弯剪扭构件。件。5.1 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造1.素混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件 在纯扭构件中，构件裂缝与轴线成在纯扭构件中，构件裂缝与轴线成4545角。构件角。构件在扭矩作用下主要产生剪应力。最大剪应力发生在截在扭矩作用下主要产生剪应力。最大剪应力发生在截面长边中点，与该点剪应力作用相对应的主拉应力面长边中点，与该点剪应力作用相对应的主拉应力tptp和主压应力和主压应力cpcp分别与构件轴线成分别与构件轴线成4545角，其大小为角，其大小为 tptp = = cpcp = =maxmax。当

3、主拉应力超过混凝土的抗拉强。当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将度时，混凝土将cpcp首先在截面长边中点处，垂直于主首先在截面长边中点处，垂直于主拉应力方向开裂。拉应力方向开裂。 素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两者之间的弹塑性材料。因而受扭时的极限应力分布将介者之间的弹塑性材料。因而受扭时的极限应力分布将介于上述两种情况之间。素混凝土构件的受扭承载力即开于上述两种情况之间。素混凝土构件的受扭承载力即开裂扭矩为裂扭矩为Tcr=0.7ftWt （5.1.1）式中式中ft混凝土抗拉强度设计值；混凝土抗拉强度设计值； Wt受扭构件的截面抗扭

4、塑性抵抗矩。对矩形截面受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩。对矩形截面 Wt=b2(3h - b) / 6。 2.2.钢筋混凝土纯扭构件钢筋混凝土纯扭构件 配置受扭钢筋对提高受扭构件抗裂性能的作用不配置受扭钢筋对提高受扭构件抗裂性能的作用不大，当混凝土开裂后，可由钢筋继续承担拉力，最合大，当混凝土开裂后，可由钢筋继续承担拉力，最合理的配筋方式是在构件靠近表面处设置呈理的配筋方式是在构件靠近表面处设置呈4545走向的走向的螺旋形钢筋。但这种配筋方式不便于施工，且当扭矩螺旋形钢筋。但这种配筋方式不便于施工，且当扭矩改变方向后则将完全失去效用。改变方向后则将完全失去效用。 在实际工程中，一般是采用由靠近构件

5、表面设置的在实际工程中，一般是采用由靠近构件表面设置的横向箍筋和沿构件周边均匀对称布置的纵向钢筋共同组横向箍筋和沿构件周边均匀对称布置的纵向钢筋共同组成的抗扭钢筋骨架。成的抗扭钢筋骨架。（1）适筋受扭构件）适筋受扭构件 配置了适量受扭钢筋的构件，在裂缝出现以后不会立即配置了适量受扭钢筋的构件，在裂缝出现以后不会立即破坏。随着外扭矩的不断增大，在构件表面逐渐形成多条大破坏。随着外扭矩的不断增大，在构件表面逐渐形成多条大致沿致沿4545方向呈螺旋形发展的裂缝。在裂缝处，原来由混凝方向呈螺旋形发展的裂缝。在裂缝处，原来由混凝土承担的主拉应力主要改由与裂缝相交的钢筋来承担。随着土承担的主拉应力主要改由

6、与裂缝相交的钢筋来承担。随着其中一条裂缝所穿越的纵筋和箍筋达到屈服时，该裂缝不断其中一条裂缝所穿越的纵筋和箍筋达到屈服时，该裂缝不断加宽，直到最后形成三面开裂一边受压的空间扭曲破坏面，加宽，直到最后形成三面开裂一边受压的空间扭曲破坏面，进而受压边混凝土被压碎，构件破坏。整个破坏过程具有一进而受压边混凝土被压碎，构件破坏。整个破坏过程具有一定延性和较明显的预兆，类似受弯构件适筋破坏。定延性和较明显的预兆，类似受弯构件适筋破坏。（2 2）少筋受扭构件）少筋受扭构件构件的受扭承载力与素混凝土没有实质差别，破坏过程构件的受扭承载力与素混凝土没有实质差别，破坏过程迅速而突然，类似于受弯构件的少筋破坏。迅

7、速而突然，类似于受弯构件的少筋破坏。（3 3）超筋受扭构件）超筋受扭构件钢筋未达到屈服强度，构件即由于斜裂缝间混凝土被压钢筋未达到屈服强度，构件即由于斜裂缝间混凝土被压碎而破坏，这种破坏与受弯构件的超筋梁类似。碎而破坏，这种破坏与受弯构件的超筋梁类似。注意：注意：少筋受扭构件和超筋受扭构件均属脆性破坏，少筋受扭构件和超筋受扭构件均属脆性破坏，设计中应予避免。设计中应予避免。 3.3.钢筋混凝土弯、剪、扭构件钢筋混凝土弯、剪、扭构件 承载力之间的相关性：扭矩与弯矩或剪力同时作用于承载力之间的相关性：扭矩与弯矩或剪力同时作用于构件时，一种承载力会因另一种内力的存在而降低。构件时，一种承载力会因另一

8、种内力的存在而降低。 （1 1）弯扭相关性）弯扭相关性 扭矩的作用使纵筋产生拉应力，加重了受弯构件纵向受扭矩的作用使纵筋产生拉应力，加重了受弯构件纵向受拉。拉。（2）剪扭相关性）剪扭相关性弯剪扭复合受扭构件由于其三种内力的比值及配筋弯剪扭复合受扭构件由于其三种内力的比值及配筋情况的不同影响，有三种典型的破坏形态：情况的不同影响，有三种典型的破坏形态：（1 1）弯型破坏。构件破坏开始于底面及两侧的混）弯型破坏。构件破坏开始于底面及两侧的混凝土开裂，底部钢筋屈服，然后顶部混凝土压碎。这类凝土开裂，底部钢筋屈服，然后顶部混凝土压碎。这类破坏主要因弯矩引起。破坏主要因弯矩引起。 （2 2）扭型破坏。）

9、扭型破坏。 构件破坏开始于构件顶面及两侧面的混凝土开裂，构件破坏开始于构件顶面及两侧面的混凝土开裂，顶部钢筋因受扭而先屈服，最后底部混凝土压碎。此类顶部钢筋因受扭而先屈服，最后底部混凝土压碎。此类破坏主要因扭矩引起破坏主要因扭矩引起。 （3 3）剪扭破坏。）剪扭破坏。 构件破坏开始于截面长边的一侧开裂和该侧的受构件破坏开始于截面长边的一侧开裂和该侧的受扭纵筋和受扭、受剪箍筋屈服，最后另一长边压区混扭纵筋和受扭、受剪箍筋屈服，最后另一长边压区混凝土压碎。此类破坏主要因剪力和扭矩引起凝土压碎。此类破坏主要因剪力和扭矩引起。 1. 1.受扭纵筋受扭纵筋 受扭纵筋应沿构件截面受扭纵筋应沿构件截面周边均

10、匀对称布置。矩形截周边均匀对称布置。矩形截面的四角以及面的四角以及T T形和形和形截面形截面各分块矩形的四角，均必须各分块矩形的四角，均必须设置受扭纵筋。受扭纵筋的设置受扭纵筋。受扭纵筋的间距不应大于间距不应大于200mm200mm，也不应，也不应大于梁截面短边长度。大于梁截面短边长度。5.1.2 受扭构件的配筋构造要求受扭构件的配筋构造要求 2.2.受扭箍筋受扭箍筋 受扭箍筋必须做成封闭式，且应沿截面周边布置受扭箍筋必须做成封闭式，且应沿截面周边布置。箍筋末端弯折。箍筋末端弯折135，弯钩端头平直段长度不应小，弯钩端头平直段长度不应小于于10d。 受扭箍筋的间距受扭箍筋的间距s及直径及直径d 均应满足受弯构件的最均应满足受弯构件的最大箍筋间距大箍筋间距smax及最小箍筋直径的要求。及最小箍筋直径的要求。 受扭纵向钢筋的接头和锚固要求均应按受拉钢筋受扭纵向钢筋的接头和锚固要求均应按受拉钢筋的相应要求考虑。的相应要求考虑。 架立筋和梁侧构造纵筋也可利用作为受扭纵筋。架立筋和梁侧构造纵筋也可利用作