建筑力学与结构课件：钢筋混凝土受扭构件

钢筋混凝土受扭构件目录受压构件构造要求01受扭构件的破坏形态02受扭构件的构造要求033上节课知识回顾本节课

目标和学习重点1、了解钢筋混凝土受压构件的构造要求2、了解钢筋混凝土受扭构件的破坏形态3、掌握钢筋混凝土受扭构件的构造要求1、轴心受压构件承载力计算2、偏心受压构件承载力12.1砼柱构造要求

轴心受压构件

受压构件偏心受压构件双向偏心受压构件单向偏心受压构件1.材料强度等级《混凝土规范》规定受压钢筋的最大抗压强度为400N/mm2，提倡应用高强、高性能钢筋，规定梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。主要混凝土承担压力，宜用较高强度，一般采用C25～C50（1）混凝土柱中不宜选用高强度钢筋。受压钢筋应变受到砼极限压应变值的限制，高强度钢筋的受压强度不能充分发挥（2）钢筋12.1构造要求2.截面形式及截面尺寸钢筋混凝土受压构件通常采用方形或矩形截面，以便制作模板。轴心受压柱偏心受压柱正方形圆形多边形矩形工字形T形方形和矩形截面柱：尺寸不宜小于250×250mm

边长800mm以下，取50mm的倍数

；边长800mm以上，取100mm的倍数

12.1砼柱构造要求3.纵向受力钢筋轴心受压构件的荷载主要由混凝土承担，设置纵向受力钢筋的目的是：

协助混凝土承受压力，以减小构件尺寸；

承受可能的弯矩，以及混凝土收缩和温度变形引起的拉应力；

防止构件突然的脆性破坏。

以保证钢筋骨架的刚度，减少钢筋在施工时纵向弯曲及减少箍筋用量。直径不宜小于12mm，通常采用12～32mm，宜配置粗钢筋（2）直径12.1砼柱构造要求3.纵向受力钢筋

钢筋根数与布置偏压矩形截面柱纵筋布置于偏心力作用平面相垂直的两侧边双轴对称布置轴压方形或矩形截面柱纵筋不少于４根周边均匀布置轴压圆形截面柱不宜少于8根不应少于6根周边均匀布置周边均匀布置周边均匀布置双轴对称布置12.1砼柱构造要求

偏心受压柱的截面高度不小于600mm时，在柱的侧面上应设置直径不小于10mm的纵向构造钢筋，并相应设置复合箍筋或拉筋12.1砼柱构造要求3.纵向受力钢筋

构造钢筋4.箍筋箍筋的作用：架立纵向钢筋

承担剪力和扭矩

并与纵筋一起形成对芯部混凝土的围箍约束。箍筋间距，当搭接钢筋为受拉时，不应大于5d（d为受力钢筋中最小直径），且不应大于100mm；当搭接钢筋为受压时，不应大于10d，且不应大于200mm。12.1砼柱构造要求当柱中各边纵向钢筋不多于3根时（图5.3b），或者柱截面短边b≤400mm但各边纵筋不多于4根时（图5.3a）(复合箍筋的直径、间距与前述箍筋相同)

设置单个箍筋12.1砼柱构造要求4.箍筋

单个箍筋/复合箍筋对于截面形状复杂的构件，不可采用具有内折角的箍筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外，使该处混凝土保护层崩裂。

12.1砼柱构造要求4.箍筋

复杂截面12.偏心受压构件承载力计算1.偏心受压构件的破坏特征偏心受压构件在轴向力N和弯矩M的共同作用时，等效于承受一个偏心距为

的偏心力N的作用。因此，随着

的改变，偏心受压构件的受力性能和破坏形态介于轴心受压和受弯之间。按照轴向力的偏心距和配筋情况的不同，偏心受压构件的破坏可分为受拉破坏和受压破坏两种情况。当e0

很小时，接近轴压；当e0

较大时，接近受弯构件。2.受拉破坏破坏条件：当轴向压力偏心距e0较大，且纵向受拉钢筋配置不太多时。破坏特征：构件受轴向压力Ｎ后，离Ｎ较远一侧的截面受拉，另一侧截面受压。当Ｎ增加到一定程度，首先在受拉区出现横向裂缝，随着荷载的增加，裂缝不断发展和加宽,荷载载继续加大，受拉钢筋首先达到屈服，并形成一条明显的主裂缝，受压区高度迅速减小。最后，受压区边缘出现纵向裂缝，受压区混凝土被压碎而导致构件破坏。此时，受压钢筋一般也能屈服。由于受拉破坏通常在轴向压力偏心距较大时发生，故习惯上也称为大偏心受压破坏。受拉破坏有明显预兆，属于延性破坏。受拉破坏形态12.偏心受压构件承载力计算3.受压破坏破坏条件：：当构件的轴向压力的偏心距

较小，或偏心距

虽然较大但配置的受拉钢筋过多时。破坏特征：加荷后整个截面全部受压或大部份受压，靠近轴向压力N一侧的混凝土压应力较高，远离轴向压力一侧压应力较小甚至受拉。随着荷载N逐渐增加，靠近轴N一侧混凝土出现纵向裂缝，进而混凝土达到极限压应

变被压碎，受压钢筋

的应力也达到fy′，远离N一侧的钢筋

可能受压，也可能受拉，但因本身截面应力太小，或因配筋过多，都达不到屈服强度（图5.10）。由于受压破坏一般在轴向压力偏心距

较小时发生，故习惯上也称为小偏心受压破坏。受压破坏无明显预兆，属脆性破坏。受压破坏形态12.偏心受压构件承载力计算4.受拉破坏与受压破坏的界限受拉破坏与受弯构件正截面适筋破坏类似，而受压破坏类似于受弯构件正截面的超筋破坏，故两种偏心受压破坏的界限条件与受弯构件两种破坏的界限条件也必然相同。≤属大偏心受压破坏；＞为小偏心受压破坏。其中与受弯构件的相同。受拉破坏（大偏心受压）：受拉钢筋先屈服而后受压混凝土被压碎界限破坏：受拉钢筋屈服的同时受压混凝土被压碎受压破坏（小偏心受压）：靠近轴向压力处混凝土被压碎破坏12.偏心受压构件承载力计算轴心受拉构件正截面承载力计算公式如下:12.4轴心受拉构件正截面承载力计算Nu=fyAs【例5-4】已知某钢筋混凝土屋架下弦，截面尺寸bxh=200mmx150mm，其所受的轴心拉力设计值为345.6kN，混凝土强度等级C30，钢筋为HRB400（fy=360N/mm2），最小配筋率要求0.2%。求截面配筋。12.4轴心受拉构件正截面承载力计算【解】As=N/fy=345.6x103/360=960mm2选用4C18，As=1017mm2复核最小配筋率:As.min=ρminbh=0.2%x200x150=60mm2<As=1017mm2，故满足。P164页，练习第5题5.已知某钢筋混凝土轴心受拉构件，截面尺寸bxh=300mmx500mm，其所受的轴心拉力设计值为666.6kN，混凝土强度等级C30，钢筋为HRB400（fy=360N/mm2），最小配筋率要求0.2%。求截面配筋。12.4轴心受拉构件正截面承载力计算

12.钢筋混凝土受扭构件概念：钢筋混凝土结构中，承受扭矩的构件统称为受扭构件。实际工程中，单纯受扭的构件是很少的，扭矩作用在构件上的同时往往存在弯矩和剪力的作用。例如，钢筋混凝土雨棚梁等

实际工程中的受扭构件（a）雨棚梁；

（b）框架边梁；

（c）吊车梁12.钢筋混凝土受扭构件的受力特点以纯扭作用下的钢筋混凝土矩形截面构件为例。当构件扭力较小时，截面上的应力与应变的关系处于弹性阶段，纯扭构件截面上仅有剪应力τ作用，截面上的剪应力流的分布图如图所示。

纯扭构件截面应力试验表明：矩形截面素混凝土构件在扭矩作用下，构件形成一个三面受拉、一面受压的斜向空间曲面，构件随即破坏，该破坏具有典型的脆性破坏性质。实际工程中通常在构件中配置纵筋和箍筋来承受扭矩。纯扭构件应力状态及斜裂缝（a）破坏过程；（b）斜向空间曲面12.钢筋混凝土受扭构件的受力特点钢筋混凝土构件在扭矩作用下，结构的破坏特征主要与配筋数量有关：1.适筋破坏首先是混凝土三面开裂，然后与开裂面相交的抗扭箍筋和抗扭纵筋达到屈服强度，最终受压面混凝土被压碎而导致构件破坏。其破坏类似于受弯构件的适筋梁，属延性破坏，在实际工程应普遍应用。2.少筋破坏构件在扭矩作用下，斜裂缝突然出现并迅速开展，与斜裂缝相交的受扭钢筋超过屈服强度被拉断，随即构件破坏。破坏形态和性质同无筋混凝土受扭构件，其破坏类似于受弯构件的少筋梁，属脆性破坏，在实际工程应予避免。12.钢筋混凝土受扭构件的破坏形态3.超筋破坏构件在扭矩作用下，抗扭箍筋和抗扭纵筋均未达到屈服，受压区混凝土首先达到抗压强度而破坏。构件破坏时构件的变形和裂缝均较小，其破坏类似于受弯构件的超筋梁，属脆性破坏，在实际工程应予避免。4.部分超筋破坏当混凝土受扭构件的纵筋和箍筋比率相对较大时，即一种钢筋配置数量较多，另一种配置数量较少时，随着扭矩的增加，配置数量较少的钢筋达到屈服点，最后受压区混凝土达到抗压强度而破坏。破坏时，配置数量较多的钢筋未达到屈服点，构件有一定的延性性质。12.钢筋混凝土受扭构件的破坏形态1.受扭纵筋间距不应大于200mm，也不应大于梁截面短边长度受扭纵筋应沿构件截面周边均匀对称布置。矩形截面四角、T形及Ι字形截面各分块矩形的四角，均必须设置受扭纵筋接头和锚固要求均应按受拉钢筋考虑12.钢筋混凝土受扭构件的构造要求12钢筋混凝土受扭构件12.3钢筋混凝土受扭构件的构造要求2.受扭箍筋设置同受剪箍筋，必须为封闭式，且沿截面周边布置；复合箍筋的截面内部箍筋不应计入受扭箍筋面积未端应做成135°的弯钩，弯钩平直段锚入混凝土