混凝土结构课件第七章受扭构件的截面承载

第七章受扭构件的截面承载力计

第一节概述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。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）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τ，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，其大小为按弹性理论中的扭矩T与剪应力的数量关系，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。

根据试验，混凝土构件的开裂扭矩值接近理想弹塑性材料构件的极限扭矩。于是根据图7-4得：式中:则素混凝土纯扭构件的抗扭承载力可表达为:二、钢筋混凝土纯扭构件的受力性能：(一)受扭钢筋的形式：(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:

(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α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，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。(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ς进行控制：式中：

试验研究表明，当ς=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ς在0.5~2.0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ς应满足以下条件：三、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算：

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：式中：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第三节矩形截面剪扭构件承载力计算(一)剪扭相关性：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Tc0.175ftwt

当Vc

0.5Vco

即Vc0.35ftbh0忽略扭矩的影响，按抗剪公式计算；由抗剪确定箍筋数量忽略剪力的影响，抗纯扭公式计算；由抗扭确定箍筋数量。

当0.5<Tc/Tco

1.0

或0.5<Vc/Vco

1.0时，要考虑剪扭相关性引入：1.按抗剪承载力计算需要的抗剪箍筋抗剪承载力按下式计算：对集中荷载作用下的构件：2.按抗扭承载力计算需要的抗扭箍筋构件的抗扭承载力按下式计算：3.按叠加原则计算抗剪扭总的箍筋用量第四节矩形截面弯扭和弯剪扭构件承载力计算1.矩形截面弯扭构件承载力计算：

弯扭承载力的相关性问题涉及的因素很多，其较准确的表达式相当复杂，不便于实用计算。因此，《规范》对弯扭构件采用简便实用的“叠加法”进行设计，即对构件截面先分别按抗弯和抗扭进行计算，然而将所需的纵向钢筋数量按以下计算。2.矩形截面弯剪扭构件承载力计算：（1）在弯矩的作用下，可以按照第三章的有关方法计算。（2）在剪力和扭矩的共同作用下，可按照上一节矩形截面剪扭构件承载力计算方法进行计算。第五节T形和Ι形截面弯剪扭构件承载力计算

T形和Ι形截面弯剪扭构件承载力计算的原则是:1.不考虑弯矩与剪力、扭矩的相关性,构件在弯矩的作用下,按第三章有关方法计算。2.剪力全部由腹板承受。3.扭矩由腹板、受拉翼缘和受压翼缘共同承受，各部分的扭矩设计值按下列各式计算：第六节构造要求1.截面尺寸限制条件防止完全超筋破