第五章钢筋混凝土受扭构件

1、第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件凡是构件截面中有扭矩作用的，都称为凡是构件截面中有扭矩作用的，都称为受扭构件受扭构件。 例如：钢筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、现浇框架边梁、例如：钢筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、现浇框架边梁、吊车梁、螺旋楼梯等。吊车梁、螺旋楼梯等。根据截面所受内力的不同，分为：根据截面所受内力的不同，分为：纯扭纯扭、剪扭剪扭、弯扭弯扭、弯剪扭弯剪扭等多种受力情况。等多种受力情况。 T V+T M+T M+V+T1、素混凝土纯扭构件、素混凝土纯扭构件 (T)2、钢筋混凝土纯扭构件、钢筋混凝土纯扭构件 (T)3、

2、钢筋混凝土弯、剪、扭构件、钢筋混凝土弯、剪、扭构件 (M+V+T)第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件受扭构件受扭构件的扭转分为：的扭转分为：平衡扭转和协调扭转平衡扭转和协调扭转 平衡扭转平衡扭转构件中的扭矩由荷载直接引起，其值可由平衡构件中的扭矩由荷载直接引起，其值可由平衡条件直接求出条件直接求出 构件中的扭矩可以构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求直接由荷载静力平衡求出出 受扭构件必须提供受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。衡而引起破坏。第一节第一节

3、受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件受扭构件受扭构件的扭转分为：的扭转分为：平衡扭转和协调扭转平衡扭转和协调扭转 约束扭转约束扭转在超静定结构，扭矩是由相邻构件的变形受到在超静定结构，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约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关 第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件1.1.素混凝土纯扭构件受扭性能素混凝土纯扭构件受扭性能裂缝与轴线成裂缝与轴线成45角。角。素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两者之间

4、的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，因而受扭极限应力分布介于两种情况之间。弹塑性材料，因而受扭极限应力分布介于两种情况之间。 扭矩在匀质弹性材料构件中引起的主拉应力方向与构件轴线扭矩在匀质弹性材料构件中引起的主拉应力方向与构件轴线成成45。 最合理的配筋方式最合理的配筋方式 为为45螺旋形配筋螺旋形配筋 ，但不便于施工。，但不便于施工。在实际工程中，采用构件表面设置的在实际工程中，采用构件表面设置的横向箍筋横向箍筋和构件周边均和构件周边均匀对称设置匀对称设置纵向钢筋纵向钢筋，共同形成，共同形成抗扭钢筋骨架抗扭钢筋骨架。 第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配

5、筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件2 2、纯扭构件的开裂弯矩、纯扭构件的开裂弯矩Tcr=0.7ftWt 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塑性抵抗矩。受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩。 矩形截面矩形截面Wt=b2(3h - b) / 6。素混凝土构件的受扭承载力素混凝土构件的受扭承载力=开裂扭矩开裂扭矩第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3 3、钢筋混凝土纯扭构件破坏形式、钢筋混凝土纯扭构件破坏形式当受扭箍筋和纵筋配置过少时，构件的受扭承载力与素混凝土没有实质当受扭箍筋和纵

6、筋配置过少时，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，称为差别，破坏过程迅速而突然，类似于受弯构件的少筋破坏，称为少筋受少筋受扭构件扭构件。 如果箍筋和纵筋配置过多，箍筋和纵筋均未达到屈服强度，构件即由于如果箍筋和纵筋配置过多，箍筋和纵筋均未达到屈服强度，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，称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，称为为完全超筋受扭构件完全超筋受扭构件。 为了防止这种少筋破坏，为了防止这种少筋破坏，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，规定，受扭箍筋和受扭箍筋和纵向受扭钢筋

7、的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求的构造要求。 为了避免此种破坏，为了避免此种破坏，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范对对构件的截面尺寸作了构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量限制，间接限定抗扭钢筋最大用量。 第一节第一节 受力特点与配筋构造受力特点与配筋构造2()60mm60mmcorcorcorcorcorubhbbhh，一般取， 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3 3、钢筋混凝土纯扭构件破坏形式、钢筋混凝土纯扭构件破坏形式当箍筋和纵筋中有一种含量太多时，构件破坏时，箍筋

8、、纵当箍筋和纵筋中有一种含量太多时，构件破坏时，箍筋、纵筋中只有一种屈服，称为筋中只有一种屈服，称为部分超筋受扭构件部分超筋受扭构件。 为了防止这种少筋破坏，为了防止这种少筋破坏，混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定，规定，受扭纵筋和箍筋的配筋强度比受扭纵筋和箍筋的配筋强度比应符合要求应符合要求)7 . 1(0.6 / 11corstyvtstlytstyvcorstlyuAfsAfsAfuAf其中：第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件1 1、承载力计算公式、承载力计算公式 上式可认为由两部分组成：上式可认为

9、由两部分组成：（1）混凝土的受扭承载力）混凝土的受扭承载力Tc（2）受扭纵筋和箍筋的受扭承载力）受扭纵筋和箍筋的受扭承载力TscortstyvttuAsAfWfT12 . 135. 0式中：式中：Acor截面核心部分的面积截面核心部分的面积，Acor=bcorhcor第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算)3(62bhbWtcortstyvttuAsAfWfT12 . 135. 06/2 . 0 bhWfTwtcc，且满足：为防完全超筋破坏，应 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件2 2、矩形截面受扭构件承载力计算、矩形截面受扭构件承载力计算适用条件：

10、适用条件：)7 . 1(0.6 1corstyvtstlyuAfsAfyttlstltlyvtsvsvsvffVbTbhAffbsA6 . 028. 0minmin.：为防少筋破坏，应满足矩形截面或箱形截面矩形截面或箱形截面-设计步骤设计步骤ctcfWT)2 . 016. 0(验算截面尺寸：3 . 10 . 1选定1128. 0svtyvtsvtsvtsvtAsffbsAsA由设计公式求ytstlstlstlsvtffbhAAA85. 01确定、由第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件矩形截面或箱形截面矩形截面或箱

11、形截面-构造要求构造要求Ast/3Ast/3Ast/313510d纵筋沿截面均匀布置，否则亦纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果可能会出现不安全的结果箍筋带箍筋带135135的弯钩，当采的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积筋不应计入受扭箍筋的面积第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件T形截面或形截面或I形截面形截面-配筋构造配筋构造第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算 第五章

12、第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件习题习题: : 5.1 钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的截面尺寸钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的截面尺寸bh=150mm300mmm，承受扭矩设计值，承受扭矩设计值T=4.6kN.m，纵向钢筋混凝土保护层厚度，纵向钢筋混凝土保护层厚度c=25mm。混凝土强度等级为。混凝土强度等级为C30，纵向钢筋，纵向钢筋和箍筋均采用和箍筋均采用HPB300级钢筋，试设计该截面。级钢筋，试设计该截面。VMTV不起控制作用，且不起控制作用，且T/M较小，配筋适

13、量时较小，配筋适量时斜裂缝首先在弯曲受拉斜裂缝首先在弯曲受拉的底部开裂，再发展的底部开裂，再发展破坏时，底部受拉纵筋已屈服破坏时，底部受拉纵筋已屈服 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算1、破坏类型、破坏类型弯型破坏弯型破坏VMTV不起控制作用，不起控制作用，T/M较大，且较大，且AsAs时时由由M引起的引起的As的压力的压力不足以抵消不足以抵消T引起的引起的As中的拉力中的拉力由于由于AsAs， As 先受拉屈服，先受拉屈服，之后构件破坏之后构件破坏 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第

14、三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算1、破坏类型、破坏类型扭型破坏扭型破坏VMTM不起控制作用不起控制作用V、T的共同工作使得一的共同工作使得一侧混凝土剪应力增大，一侧混凝土剪应力增大，一侧混凝土应力减小侧混凝土应力减小剪应力大的一侧先受拉开裂，剪应力大的一侧先受拉开裂，最后破坏，最后破坏， T很小时，仅发生剪很小时，仅发生剪切破坏切破坏 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算1、破坏类型、破坏类型剪扭型破坏剪扭型破坏V引起的剪应力引起的剪应力T引起的剪应力引起的剪应力scuVVVscu

15、TTT只考虑只考虑Vc、Tc的相关性，不的相关性，不考虑考虑Vs、Ts的相关性的相关性得出公式后再用试验验证得出公式后再用试验验证 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算扭剪构件混凝土扭剪构件混凝土对抗扭承载力的对抗扭承载力的贡献贡献0ccTT0ccVVV引起的剪应力引起的剪应力T引起的剪应力引起的剪应力纯扭构件混凝土对纯扭构件混凝土对抗扭承载力的贡献抗扭承载力的贡献扭剪构件混凝土对抗扭剪构件混凝土对抗剪承载力的贡献剪承载力的贡献纯剪构件混凝土对抗纯剪

16、构件混凝土对抗剪承载力的贡献剪承载力的贡献2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算t0ccTT0ccVV1.51.00.50.51.01.5扭剪构件受扭剪构件受扭承载力降扭承载力降低系数低系数时，0 . 1/5 . 00 . 1/5 . 000ccccTTVVtccccccTTTTVV000/5 . 1/00/15.1cccctTTVV 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力

17、计算2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算t0ccTT0ccVV1.51.00.50.51.01.50 . 1/5 . 00cctVV时，扭矩对抗剪承载力无影响扭矩对抗剪承载力无影响0 . 1/0 . 10cctTT时，剪力对抗扭承载力无影响剪力对抗扭承载力无影响 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算cortstyvttuAsAfWfT12 . 135. 0

18、0 . 15 . 0/5 . 015 . 10，且TbhVWtt1000.7svutyvvnAVf bhfhs 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算剪力的存在会使混凝土构件的受扭承载力降低，降低系数剪力的存在会使混凝土构件的受扭承载力降低，降低系数为为t，同时，扭矩的存在也会使混凝土的受剪承载力降低，同时，扭矩的存在也会使混凝土的受剪承载力降低，降低系数为（降低系数为（1.5-t）纯扭构件受扭纯扭构件受扭承载力公式：承载力公式：弯剪构件受剪弯剪构件受剪承载力公式：承载力公式：式中：式中：剪扭构件受扭剪扭构件受扭承载力公

19、式：承载力公式：cortstyvtttuAsAfWfT12 . 135. 01000.7(1.5)svuttyvvnAVf bhfhs剪扭构件受剪剪扭构件受剪承载力公式：承载力公式：第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件2 2、矩形截面剪扭构件承载力计算、矩形截面剪扭构件承载力计算式中：式中：集中荷载为主的集中荷载为主的剪扭构件受剪承载力公式：剪扭构件受剪承载力公式：0)1(2 .015 .1bhTWVctct001.75(1.5)1svuttyvAVbh ffhs其他和上一节相同其他和上一节相同VMTh0bh

20、AsAsysysfAfAr r=1r=2r=30uuTT0uuMM弯扭构件的抗扭承载力弯扭构件的抗扭承载力纯扭构件的抗扭承载力纯扭构件的抗扭承载力弯扭构件的抗弯承载力弯扭构件的抗弯承载力纯弯构件的抗弯承载力纯弯构件的抗弯承载力As受拉屈服受拉屈服As受拉屈服受拉屈服 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3 3、矩形截面弯扭构件承载力计算、矩形截面弯扭构件承载力计算第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算h0bhAsAsysysfAfAr r=1r=2r=30uuTT0uuMM实用的承载力计算方法实用的承载力计算方法确定弯扭钢筋确定弯扭钢筋后，分别计算

21、后，分别计算其抗弯和抗扭其抗弯和抗扭承载力，不考承载力，不考虑弯、扭的相虑弯、扭的相关作用关作用 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3 3、矩形截面弯扭构件承载力计算、矩形截面弯扭构件承载力计算第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件3 3、矩形截面弯扭构件承载力计算、矩形截面弯扭构件承载力计算混凝土规范混凝土规范近似采用叠加法进行计算，即先本别按受近似采用叠加法进行计算，即先本别按受弯和受扭计算，然后将所需的纵向钢筋数量按以下原则布置弯和受扭计算，然后将所需的纵向钢筋数量按以下原则布置并叠加：并

22、叠加：1 1）抗弯所需纵筋布置在截面受拉区）抗弯所需纵筋布置在截面受拉区2 2）抗扭所需纵筋沿截面核心周边均匀、对称布置）抗扭所需纵筋沿截面核心周边均匀、对称布置例：某矩形截面弯扭构件按受弯承载力计算需配置例：某矩形截面弯扭构件按受弯承载力计算需配置As=1260mm的纵筋，按受扭承载力计算需配置的纵筋，按受扭承载力计算需配置Astl=800mm的纵筋，试选配钢的纵筋，试选配钢筋并绘制断面图。筋并绘制断面图。2mm1260sA2mm800stlA第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算 第五章第

23、五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件4 4、矩形截面弯剪扭构件承载力计算、矩形截面弯剪扭构件承载力计算 计算方法：通过剪扭计算配置箍筋，通过弯扭计算配置计算方法：通过剪扭计算配置箍筋，通过弯扭计算配置纵筋纵筋适用条件：适用条件：防完全超筋破防完全超筋破坏及斜压破坏坏及斜压破坏min.min.min.1stlsmstlsmsvtsvtsvtbhAAbsnA纵筋：箍筋：cctfWTbhV25. 08 . 00防少筋破坏及防少筋破坏及斜拉破坏斜拉破坏第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件4 4、矩形截面弯剪扭构

24、件承载力计算、矩形截面弯剪扭构件承载力计算简化条件：简化条件：可不进行剪扭计算，而按构造配可不进行剪扭计算，而按构造配置箍筋和受扭纵筋置箍筋和受扭纵筋时，当ttfWTbhV7 . 00可不考虑剪力，仅可不考虑剪力，仅按弯扭构件计算按弯扭构件计算时，或当001875. 035. 0bhfbhfVtt可不考虑扭矩，仅按弯剪构件可不考虑扭矩，仅按弯剪构件计算计算时，当ttWfT175. 0第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承载力计算矩形截面弯剪扭构件承载力计算cctfWTbhV25. 08 . 00，则不需进行剪扭计算若ttfWTbhV7 . 00，则不需进行抗剪设计或若001875. 035. 0bhfbhfVtt 第五章第五章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件4 4、矩形截面弯剪扭构件截面设计步骤、矩形截面弯剪扭构件截面设计步骤已知：已知：M、V、T，bh、fc、fy、fyv；求：；求：As、Astl、Asv（1 1）验算截面尺寸）验算截面尺寸若不满足，应增大截面尺寸若不满足，应增大截面尺寸（2 2）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算）确定是否需要进行受扭和受剪承载力计算，则不需进行抗扭设计若ttWfT175. 0第三节第三节 矩形截面弯剪扭构件承