混凝土结构课件第七章受扭构件的截面承载

1、第七章 受扭构件的截面承载力计 第一节 概 述v在钢筋混凝土结构中,处于纯扭矩作用的情况是极少的,绝大多数都是处于弯、剪、纽共同作用的复合受力状态。17图例平衡扭转和协调扭转举;)( 吊车梁a边梁)(b第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算一、素混凝土纯扭构件的受力性能：一、素混凝土纯扭构件的受力性能：27图坏面素混凝土纯扭构件的破37图布纯扭构件的弹性应力分（一）弹性分析方法（一）弹性分析方法 由材料力学可知，矩形截面均质弹性材料杆件在扭矩作用下，截面中各点均产生剪应力，剪应力分布规律见下图所示。最大剪应力发生在截面长边的中点，与该点剪应力作用相对应的主拉应力和主压应力，其大小为maxcptp按

2、弹性理论中的扭矩T与剪应力max的数量关系，可推导出素混凝土纯扭构件的抗扭承载力计算式。然而用公式计算的承载力比试验结果低，由此看出，按弹性理论计算低估了混凝土的抗扭作用。（二）塑性分析方法 用弹性方法计算的承载力低是由于没考虑混凝土的塑性性质。假设混凝土开裂前具有理想的塑性性能，则可用塑性分析方法计算构件的抗扭承载力。 对于理想塑性材料的构件,只有当截面上各点的剪应力均达到材料强度的极限时,构件才丧失承载力而破坏。bb/2h-bbhbb/2Thh-bbTbbb/2b/245性应力分布纯扭构件截面的理想塑图47tfmaxtfmaxtfmaxtfmax 根据试验，混凝土构件的开裂扭矩值接近理想弹

3、塑性材料构件的极限扭矩。于是根据图7-4得：)32(2)2()3(321bFbFbhFT3F1F2F2/b2/b2/b2/b式中:tttWfTfmax)3(6.:2bhbWWtt对于矩形截面截面的抗扭塑性抵抗矩式中)3(6)3(221322221222)(2maxmaxbhbbhbbbbbbbbh.;矩形截面的短边矩形截面的长边bh) 17( )27( 则素混凝土纯扭构件的抗扭承载力可表达为:ttuWfT7 . 0) 37( 二、钢筋混凝土纯扭构件的受力性能：二、钢筋混凝土纯扭构件的受力性能：(一)受扭钢筋的形式：57图受扭构件的受性能)(a)(b)(c抗扭钢筋骨架)(a受扭构件裂缝)(b型受

4、扭构件的空间桁架模)(c(二)抗扭钢筋配筋率对受扭构件受力性能的影响： 根据国内外相当数量的钢筋混凝土纯扭构件的试验结果,可将纯扭构件的破坏特征规纳为以下四类:67图扭转角关系曲线纯扭构件的扭矩 (2)“适筋构件”的破坏:当构件中的箍筋和纵筋配置适当时，破坏前构件上陆续出现多条与构件轴线呈角的螺旋裂缝，随着与其中一条裂缝相交的箍筋达到屈服，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，进而受压混凝土被压坏，整个破坏过程具有一定的延性和较明显的预兆。受扭构件应尽可能设计成此种构件。(3)“部分超筋构件”的破坏:当构件中配置的箍筋或纵筋数量过多时，在构件破坏前只有较少的钢筋受拉屈服

5、，而另一部分钢筋直到混凝土压碎还未屈服，故称之为部分超筋情况。混凝土压碎区坏面钢筋混凝土纯扭构件破图77(1)“少筋构件”的破坏:当箍筋和纵筋或者其中之一配置过少时,配筋构件的抗扭承载力与素混凝土构件没有实质性的差别,其破坏扭矩开裂扭矩,破坏是脆性的,在工程中应予避免。(4)“完全超筋构件”的破坏:当箍筋和纵筋都配置过多时,在两者都还未能达到曲服之前,构件因前述空间桁架机构中混凝土斜压杆被局部压碎而导致突然破坏.破坏属脆性破坏,设计要避免。 试验研究表明，为了使箍筋和纵筋都能有效地发挥抗扭作用，应当将两种钢筋的用量比控制在合理的范围内。规范采用纵筋与箍筋的配筋强度比进行控制：corstyvst

6、LyuAfsAf1式中：)(2,;1corcorcorcoryvyststLhbuusffAA截面核芯部分的周长箍筋的间距箍筋的抗拉强度设计值计值抗扭纵筋的抗拉强度设积抗扭箍筋的单肢截面面部抗扭纵筋的截面面积对称布置在截面中的全corhhcorbbcorb)47( 试验研究表明，当=1.2左右时,纵筋与箍筋的用量为最佳比例情况,即在构件破坏之前,这两种钢筋将基本上同时达到其抗拉屈服强度。当在0.52.0范围内时,纵筋和箍筋一般都能较好地发挥起抗扭作用。但为了慎重起见，规范规定应满足以下条件：7 . 16 . 0三三、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算：、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算：

7、)57( 由试验研究成果和理论分析得出纯扭构件承载力计算公式：corstyvttuAsAfWfTT12 . 135. 0)67( 式中：;箍筋的抗拉强度设计值截面的抗扭塑性抵抗矩值混凝土的抗拉强度设计扭矩设计值yvttfWfT. 7 . 1,7 . 1,;1取时当强度比抗扭纵筋与箍筋的配筋截面核芯部分的面积箍筋的间距箍筋的单肢截面面积corcorcorcorsthbAAsA由于剪力的存在，抗扭承载力降低由于扭矩的存在，抗剪承载力降低Vc/Vc0Tc/Tc0ABCGD1.51.00.500.51.01.5t1.5 t) (c0cc0cVVTT第三节第三节 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( (一一) )剪扭相关性：剪扭相关性：07 . 0bhfVtcottcoWfT35. 0从图中看出，无腹筋构件的剪、扭相关性符合1/4圆规律。有腹筋梁，认为混凝土部分提供的抗扭、抗剪承载力之间也符合1/4圆相关性。在钢筋抗剪、抗扭部分不作调整 “ 部分相关部分相关” “ 部分不相关部分不相关”用三折线代替1/4圆弧线，相关系数t 当Tc 0.5Tco即Tc0.1