钢筋混凝土受扭构件

项目六

钢筋混凝土受扭构件任务一：弯剪扭构件设计讲解、分析、互动本节教学目标及重难点

掌握学习目标弯剪扭构件设计应用联系实际学习重点弯剪扭构件配筋计算学习难点弯剪扭构件破坏过程本节知识引例主要内容概述纯扭构件受力和承载力计算剪扭和弯扭构件的承载力计算钢筋砼弯剪扭构件的承载力计算钢筋砼受扭构件的构造要求计算举例一、扭矩产生的原因受扭构件也是一种基本构件砼结构构件的扭转分为：平衡扭转荷载直接作用引起的扭转,扭矩由静力平衡求得,与抗扭刚度无关.

约束扭转（协调扭转）超静定结构中由于构件变形的连续性引起的扭转,与抗扭刚度有关.

常见结构形式属平衡扭转类:1.悬挑板式雨蓬的雨蓬梁2.厂房中受横向刹车力作用的吊车梁图受扭构件示例

属约束扭转类:钢筋砼现浇框架边梁、曲梁、螺旋形楼梯图6-1受扭构件示例钢筋砼现浇框架边梁二、受扭构件计算类型在钢筋砼结构中,处于纯扭作用的情况极少,绝大多数处于弯、剪、扭共同作用的复合受扭情况。纯扭构件弯扭构件剪扭构件弯剪扭构件矩形截面杆扭转时横截面上切应力的分布规律为：1、角点切应力等于零2、边缘各点切应力沿切线方向3、最大切应力发生在长边的中点bh（短边中点处〕三、矩形截面纯扭构件的受力性能1.0素砼纯扭构件的受力性能图7-2素砼纯扭构件的破坏破坏面呈一空间扭曲曲面

Tmax裂缝

1

1

2

2T(

T)T(

T)受压区2.素混凝土纯扭构件破坏过程

Tmax裂缝

1

1

2

2T(

T)T(

T)受压区素混凝土纯扭构件先在某长边中点开裂形成一螺旋形裂缝，一裂即坏三边受拉，一边受压3.钢筋混凝土纯扭构件T(

T)T(

T)钢筋混凝土纯扭构件开裂前钢筋中的应力很小开裂后不立即破坏，裂缝可以不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态4.0钢筋混凝土纯扭构件破坏形态少筋破坏：裂后钢筋应力激增，构件破坏适筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服部分超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服设计时应避免出现扭矩作用下,构件截面长边中点处垂直与主拉应力方向首先开裂,当

max=

tp=ft,扭矩T为:四、纯扭构件的开裂扭矩

1.按照弹性理论Wte—截面的受扭弹性抵抗矩；Wte=b2h2.按照塑性理论力偶,取

max=ft,总扭矩T为：Wte—截面的受扭塑性抵抗矩；Wt=b2(3h-b)/6F1F1F2F2bh3.素砼的抗扭承载力按弹性理论结果——偏小（未考虑砼的塑性性质）按塑性理论结果——偏大（砼非理想塑性材料）解决方法——将塑性所得结果乘以一个降低系数0.7也可近似用来表示计算素砼构件的开裂扭矩五、实用抗扭承载力计算公式

1.矩形截面防止少筋破坏防止超筋破坏线性插值（1~1.3）注意：扭矩小于开型扭矩时，可按受扭钢筋的最小配筋率，——设计步骤1.设计参数2.验算截面尺寸以及验算是否需要计算配置抗扭钢筋3.计算箍筋验算配箍率4.计算受扭纵筋验算配筋率：例题1

已知矩形截面受扭构件截面尺寸b×h＝250mm×500mm，混凝土采用C30级，纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋，扭矩设计值T＝15kN‘m，混凝土保护层厚为25mm(二a类环境)。试设计所需配置的箍筋和纵筋。(1)设计参数

设箍筋直径为φ8，则截面核心的短边和长边尺寸分别为：(2)验算截面尺寸以及验算是否需要计算配置抗扭钢筋(3)计算箍筋

取间距S＝150mm。箍筋选

满足要求。验算配箍率：(4)计算受扭纵筋选6Φ12验算配筋率：六、弯剪扭构件的破坏特征VMTV不起控制作用，且T/M较小，配筋适量时斜裂缝首先在弯曲受拉的底部开裂，再发展破坏时，底部受拉纵筋已屈服弯型破坏VMTV不起控制作用，T/M较大，且As’<As时由M引起的As’的压力不足以抵消T引起的As’中的拉力由于As’<As，As’先受拉屈服，之后构件破坏扭型破坏VMTM不起控制作用V、T的共同工作使得一侧混凝土剪应力增大，一侧混凝土应力减小剪应力大的一侧先受拉开裂，最后破坏，T很小时，仅发生剪切破坏剪扭型破坏七剪扭构件承载力计算

剪扭构件承载力规范公式1.受剪承载力:

2.受扭承载力:对集中荷载作用下的独立剪扭构件

剪扭构件承载力规范公式（1）.受剪承载力:

（2）.受扭承载力:

剪扭构件箍筋用量计算1.按受剪承载力计算需要的受剪箍筋Asv/s2.按受扭承载力计算需要的受扭箍筋Ast1/s3.剪扭构件总的箍筋用量A*st1/s=Asv1/s+Ast1/s图6-4剪扭构件箍筋迭加图（a）受剪箍筋Asv

（b）受扭箍筋Ast1

（c）受剪扭箍筋七、矩形截面弯扭构件承载力计算弯扭相关性扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋拉应力增大，从而会使受弯承载力降低。TM影响弯扭相关性的因素众多,规范对弯扭构件采用简便叠加法进行计算,即对构件截面先分别按受弯和受扭计算,然后将所需纵向钢筋叠加.

弯扭构件纵筋用量图7-5矩形截面弯扭构件纵筋迭加图（a）受弯纵筋As

（b）受扭纵筋Astl

（c）受弯扭纵筋计算公式抗剪：抗扭：抗弯：1.如T0.175ftWt

不需考虑T,按弯、剪计算配筋2.如V0.35ftbh0

不需考虑V,按弯、扭构件计算配筋3.如

不需考虑V、T,只须满足配筋构造要求。

注意：当剪力v和扭矩T中某项内力很小时，可以忽略该项内力的影响。适用条件超筋界限：构件截面尺寸应满足下列条件：1.当hw/b

4时，

2.当hw/b6时,3.当4<hw/b<6时,按线性内插法确定.

c—砼强度影响系数；

C50:

c=1.0;C80:

c=0.8;其余按线性内插.少筋界限：纵筋配筋率

:1.受弯:

=As/bh

min

2.受扭:

tl=Astl/bh

tl,min=Astl,min/bh=0.6(T/Vb)1/2ft/fy

式中:

T/Vb>2时,取T/Vb=23.总纵筋配筋率:

+

tl

min+

tl,min

配箍率

sv:总配箍量:

sv=nA*st1/bs

sv,min=0.28ft/fyv

习题例题(2)验算截面尺寸

需按计算配置钢筋。(3)确定构件计算方法剪力和扭矩均不可忽略，需按弯剪扭共同作用计算钢筋(4)确定受弯正截面承载力所需纵筋

（5）受剪计算(6)受扭计算确定受扭纵筋：

验算受扭纵筋最小配筋率(7)选配钢筋①确定剪扭作用的箍筋(8)验算最小配箍率矩形截面或箱形截面——构造要求Ast//3Ast//3Ast//3135º10d纵筋沿截面均匀布置，否则亦可能出现局部超筋，对设计题可能会出现不安全的结果箍筋带135°的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积纵筋构造要求受扭纵筋应尽可能沿截面周边均匀对称设置；截面四角必须设置;伸入支座长度应按充分利用强度的受拉钢筋考虑.箍筋构造要求箍筋的直径和间距要满足受弯构件对箍筋的要求；箍筋要采用封闭式。

受扭构件中箍筋形式项目六

钢筋混凝土受扭构件任务二：受扭构件构造要求讲解、分析、互动本节教学目标及重难点

掌握学习目标受扭构件构造应用联系实际学习重点手扭构件构造要求学习难点受扭构件纵筋布置本节知识为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小，结构在破坏时混凝土不首先被压碎，规定截面限制条件：当hw/b≤4时：当hw/b=6时：当4<hw/b<6时：按线性内插法确定。如不满足（>6），需加大构件截面尺寸，或提高混凝土强度等级。

受扭构件的构造要求在弯、剪、扭共同作用下，hw/b不大于6的矩形、T形、I形截面和hw/tw不大于6的箱型截面——一、截面限制条件第8章钢筋混凝土受扭构件承载力计算

构造配筋界限——

《规范》规定：对弯、剪、扭构件，当符合上述条件时，可不进行构件的受剪扭承载力计算，按构造配置纵向钢筋和箍筋即可。钢筋混凝土承受的剪力及扭矩相当于结构混凝土即将开裂时剪力及扭矩值的界限状态，称为构造配筋界限。二、按构造要求配置受扭纵向钢筋和受扭箍筋的条件第8章钢筋混凝土受扭构件承载力计算1.

最小配筋率—防止少筋破坏钢筋混凝土受扭构件能够承受相当于素混凝土受扭构件所能承受的极限承载力时，相应的配筋率称为受扭构件钢筋的最小配筋率。受扭纵筋的最小配筋率：其中当时，取受剪及受扭箍筋最小配箍率：弯剪扭构件纵筋最小配筋率应取受弯及受扭纵筋最小配筋率叠加值。式中，

Astl为受扭计算中取对置布置的全部纵向非预应力钢筋截面积。若实际布置的抗扭纵筋不对称时，只能取对称的那部分面积。三、受扭纵向钢筋和受扭箍筋的构造要求2.受扭纵筋的构造要求（1）沿截面周边布置的受扭纵向钢筋间距S1不大于200mm和梁截面短边长度；（2）在截面四角必须设置受扭纵向受力钢筋，并沿截面周边均匀对称布置；当支座边作用有较大的扭矩时，受扭纵向钢筋应按充分受拉锚固在支座内；（3）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按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算的截面面积与按受扭纵向钢筋最小