第六章钢筋混凝土受扭构件承载力计算

1、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概 述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

2、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

3、 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6.2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：6-1式中： Wt

4、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6-26-3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6-46-5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)。6-5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

5、，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。TMTV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

6、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

7、0.5时，即V 0.35ftbh0时，可忽略剪 力影响，按纯扭构件设计；（3）当T0.175ftWt和V 0.35ftbh0时，要考虑剪扭的相 关性。考虑剪扭相关性的计算6-76-8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：6-9当 t 0.5时，取t0.5；当 t 1.7 时，取z1.7 。剪扭构件一般剪扭构件6-226-23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

8、 ft代替。集中力作用下的独立剪扭构件：6-246-25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6-266-276-28当hw/b4时,6-29当hw/b6时,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：6-30 受剪及受扭箍筋要满足：6-31 受扭纵筋要满足：混凝土结构设计原理第 6 章主 页目 录上一章下一章帮 助可按构造配置抗扭纵筋和箍筋的条件6-32 纵筋的配筋率应不小于受弯时的

9、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

10、和抗扭需要的纵筋总用量+=+抗弯纵筋抗扭纵筋纵筋总量 应当指出，抗弯纵筋中的受压钢筋 As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+=+抗剪箍筋抗扭箍筋箍筋总量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

11、 助6.3.1 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6-33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fsv 箍筋的抗拉强度设计值；z 抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比， 0.6z 1.7。按公式（6-33）计算的箱形截面构件应满足 t20.1b和t10.1h的条件。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6-34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算再叠加。 式中剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数当t1.0时,取t=1.0。6-356-36混凝土结构设计原理第 6 章主 页目 录上一章下一章帮 助6.3.4 可不进行构件抗扭承载力计算的条件 6-376.3.5 配筋条件箍筋的配筋率 剪扭构件 式中，当采