第7章-受扭构件承载力计算

第7章

受扭构件承载力计算主要内容7.1概述7.2纯扭构件的开裂扭矩7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态和承载力计算7.4弯剪扭构件的承载力计算7.5受扭构件的配筋构造要求7.6压弯剪扭构件的承载力计算7.1概述（a）（b）（c）图7-1

受扭构件7.1概述

工程中钢筋混凝土构件的受扭有两类情况，即平衡扭转和协调扭转。若构件中的扭矩由荷载直接引起，称为平衡扭转，其值可由静力平衡条件直接求出，与构件刚度无关，如图7-1（b）（c）所示支承悬臂板的雨篷梁、偏心荷载作用下的吊车梁。

另一类是在超静定结构中，由于相邻构件的位移受到该构件的约束而引起该构件的扭转，称为协调扭转，也称为约束扭转，其值不能仅由静力计算得出，需结合变形协调条件才能求得，扭矩的大小与受扭构件的抗扭刚度有关，如图7-1（a）所示框架边梁受到次梁负弯矩的作用在边梁引起的扭转。7.2纯扭构件的开裂扭矩7.2.1矩形截面纯扭构件开裂前的应力状态（a）（b）（c）图7-2

纯扭构件开裂前的剪应力状态和裂缝状况（a）剪应力（b）主应力（c）裂缝状况7.2纯扭构件的开裂扭矩7.2.2矩形截面纯扭构件的开裂扭矩图7-3受扭截面应力分布（a）弹性理论；（b）塑性理论；（c）开裂扭矩计算图示7.2纯扭构件的开裂扭矩7.2.2矩形截面纯扭构件的开裂扭矩（7-3）—矩形截面受扭塑性抵抗矩为简便实用，可按塑性剪应力分布计算，并引入修正降低系数以考虑非完全塑性剪应力分布的影响。根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》为偏于安全起见，取修正降低系数为0.7，即开裂扭矩的计算公式为

(7-4)7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态

和承载力计算7.3.1受扭构件的配筋形式在实际结构中，一般都是采用横向封闭式箍筋与纵向抗扭钢筋共同组成的空间骨架来承担扭矩。7.3.2矩形截面纯扭构件的破坏形态1适筋破坏属于塑性破坏。钢筋混凝土受扭构件的承载力计算，即以这种破坏为依据，其破坏扭矩的大小直接受配筋数量的影响。2少筋破坏属于脆性破坏，在设计中应予避免。为防止少筋破坏，《规范》规定了抗扭箍筋和抗扭纵筋的最小配筋率及箍筋最大间距的要求。3超筋破坏属于脆性破坏，在设计中应予避免。为防止超筋破坏，《规范》规定了最小截面尺寸的要求。4部分超筋破坏在设计中允许使用，只是不够经济。7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态

和承载力计算7.3.3矩形截面纯扭构件承载力计算1抗扭纵筋和抗扭箍筋的配筋强度比ζ（7-5）设计过程中必须控制好抗扭纵筋与箍筋之间的数量比例，此数量比例用抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比ζ来表示，即纵筋与箍筋对应的体积比和强度比的乘积图7-4截面核心和纵筋与箍筋体积比（a）截面核心（b）纵筋与箍筋体积比7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态

和承载力计算7.3.3矩形截面纯扭构件承载力计算2矩形截面纯扭构件的承载力计算公式《规范》给出了矩形截面纯扭构件的受扭承载力计算公式为：(7-6)Acor=bcor×hcorbcor和hcor分别为从箍筋内表面计算所得截面核心得短边和长边尺寸。7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态

和承载力计算7.3.3矩形截面纯扭构件承载力计算3受扭构件承载力计算公式的适用条件①上限条件为防止完全超筋破坏，截面尺寸不能太小。《规范》规定的截面尺寸限制条件为：7.3矩形截面纯扭构件的破坏形态

和承载力计算7.3.3矩形截面纯扭构件承载力计算3受扭构件承载力计算公式的适用条件②下限条件为防止少筋破坏，《规范》规定受扭构件的箍筋和纵筋应满足最小配筋率的要求。7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.1在弯扭共同作用下矩形截面构件的的承载力计算

为了简化，《规范》规定采用叠加法计算，偏安全地将受弯所需纵筋与纯扭所需纵筋分别计算后进行叠加。7.4.2在剪扭共同作用下矩形截面构件的的承载力计算

为方便计算，采用混凝土部分承载力相关，钢筋部分承载力不相关的近似计算方法。箍筋按受扭承载力和受剪承载力分别计算其用量，然后进行叠加。而混凝土在剪扭承载力计算中，有一部分被重复利用，显然其抗扭和抗剪能力应予降低。《规范》采用降低系数βt来考虑剪扭共同作用的影响。一般剪扭构件βt的计算公式为：

(7-12)βt—一般剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，当βt小于0.5时，取0.5；当βt大于1.0时，取1.0。7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.2在剪扭共同作用下矩形截面构件的的承载力计算1一般剪扭构件的计算公式（1）受剪承载力(7-13)（2）受扭承载力(7-14)7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.2在剪扭共同作用下矩形截面构件的的承载力计算2集中荷载作用下的独立剪扭构件的计算公式（1）受剪承载力(7-15)（2）受扭承力(7-16)受扭承载力仍应按公式（7-14）计算，但式中的βt应按公式（7-16）计算。7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.3在弯剪扭矩共同作用下矩形截面构件的承载力计算为了简化计算，《规范》规定：7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.4计算公式的适用条件1上限条件为防止完全超筋破坏，截面尺寸不能太小。《规范》规定的矩形截面尺寸限制条件为:

若不满足以上要求，则需增大截面尺寸或提高混凝土强度等级。7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.4计算公式的适用条件2下限条件为防止少筋破坏，《规范》规定受扭构件的箍筋和纵筋应满足最小配筋率的要求。7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.5在弯剪扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算步骤已知弯矩设计值M，剪力设计值V，扭矩设计值T，材料强度等级（fc、ft、fy、fyv等），截面尺寸（b、h等）。要求确定钢筋（纵筋和箍筋）的配置。其步骤归纳如下：7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.5在弯剪扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算步骤7.4弯剪扭构件的承载力计算7.4.5在弯剪扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算步骤图7-6剪扭箍筋的叠加（a）受剪箍筋；(b)受扭箍筋；(c)箍筋叠加图7-7弯扭纵筋的叠加（a）受弯纵筋；(b)受扭纵筋；(c)纵筋叠加

7.5受扭构件的配筋构造要求7.5.1纵筋的构造要求

沿截面周边布置的受扭纵向钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度；应在梁截面四角设置受扭纵向钢筋，其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀对称布置。当梁支座边作用有较大扭矩时，受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在支座内。在弯剪扭构件中，配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，其截面面积不应小于受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋截面面积与按受扭纵向钢筋配筋率计算并分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。7.5受扭构件的配筋构造要求7.5.2箍筋的构造要求

受扭所需的箍筋应做成封闭式，且应沿截面周边布置。当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积。受扭所需的箍筋末端应做成135°弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于箍筋直径的10倍，以使箍筋端部锚固于截面核心混凝土内。箍筋间距应符合表5-2的