第4章钢筋混凝土受扭构件

第4章钢筋混凝土受扭构件思考题4-1、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态与什么因素有关？有哪几种破坏形态？各有什么特点？答：(1)破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率有关，还与纵筋与箍筋的配筋强度比有关。(2)破坏形态：少筋破坏、超筋破坏、部分超筋破坏、适筋破坏。(3)特点：1）少筋破坏构件是裂缝一旦形成构件马上破坏，开裂扭矩与破坏扭矩相等。其破坏特征类似于素混凝土构件，明显预兆为脆性破坏。2）超筋破坏时钢筋未屈服，构件即由于斜裂缝间的混凝土被压碎而破坏，也无明显预兆为脆性破坏。3）适筋破坏是受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率合适时，当构件三面开裂产生45°斜裂缝后，与斜裂缝相交的受扭钢筋屈服后，还可以继续加荷载，直到混凝土第四面混凝土被压碎，属塑性破坏。4）部分超筋破坏纵筋与箍筋的配筋强度比不合适时，破坏时纵筋或箍筋未屈服。其塑性比适筋差，但好于少筋破坏、超筋破坏。4-2、钢筋混凝土纯扭构件破坏时，在什么条件下，纵向钢筋和箍筋都会先达到屈服强度，然后混凝土才压坏，即产生延性破坏？答：(1)为防止超筋截面尺寸不能太小《规范》规定截面尺寸应满足：T≤0.2βcfcWt(2)为防止少筋破坏《规范》规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足：受扭箍筋：yvtsvtstsvtffbsA28.02min,1（4-7）受扭纵筋：yttlstltlffVbTbhA6.0min,（4-8）（3）为防止部分超筋破坏：《规范》通过限定受扭纵筋与箍筋配筋强度比ζ的取值，对钢筋用量比进行控制。ζ＝corstyvystluAfsfA14-3、简述ζ和βt的意义和取值限制。称放置，并且四角必须放置答：（1）抗扭纵筋和箍筋其中某一种抗扭钢筋配置过多时，也会使这种钢筋在构件破坏时不能达到屈服强度，为使两种钢筋充分利用，就必须把纵筋和箍筋在数量上和强度上的配比控制在合理的范围之内。《规范》将受扭纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积称为配筋强度比ζ，通过限定ζ的取值对钢筋用量比进行控制。试验表明：当ζ在0.5～2.0之间变化时，纵筋与箍筋在构件破坏时基本上都能达到屈服强度，为慎重起见，建议取ζ的适用条件为：0.6≤ζ≤1.7当ζ＝1.2左右时为两种钢筋达到屈服的最佳值。（2）试验表明：在剪力和扭矩共同作用下，混凝土的抗剪能力和抗扭能力分别降低，随着扭矩的增大，构件的受剪承载力逐渐降低；同时随着剪力、的增大，构件的抗扭承载力逐渐降低，这种现象就叫剪力和扭矩的相关性。为简化计算《规范》给出了剪扭构件混凝土承载力影响系数βt4-4、受扭构件中，受扭纵向钢筋为什么要沿截面周边对称放置，并且四角必须放置？答：因为受扭构件破坏时，首先从长边的中点先破坏，然后向两边延伸最后形成三面开裂，一面受压空间曲面斜裂缝，所以受扭纵向钢筋应沿截面周边对。4-5、简述抗扭钢筋的构造要求。(1)为防止超筋截面尺寸不能太小《规范》规定截面尺寸应满足(2)为防止少筋破坏《规范》规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足(3）箍筋应作成封闭式，末端应作成135°弯钩，弯钩端平直部分的长度≥10d当采用复合箍筋时,位于截面内部的箍筋计算不考虑。（4）受扭纵向钢筋沿截面周边对称放置，并且四角必须放置。纵向受扭钢筋间距不应大于200mm和截面短边尺寸，根数≥4根；纵向受扭钢筋直径同梁，在支座内的锚固长度按受拉考虑。4-6、矩形截面弯剪扭构件的受弯、受剪、受扭承载力如何计算？其纵筋和箍筋如何配置？当已知截面内力（M、T、V），并初步选定截面尺寸和材料强度等级后，可按以下步骤进行：1）验算截面尺寸若截面尺寸不满足时，应增大截面尺寸后再验算。2）确定是否需进行受扭和受剪承载力计算确定是否需进行剪扭承载力计算，若不需则不必进行下述②、③步骤；确定是否需进行受剪承载力计算；确定是否需进行受扭承载力计算3）确定箍筋用量计算承载力降低系数βt；计算受剪所需单肢箍筋的用量计算受扭所需单箍筋的用量计算剪扭箍筋的单肢总用量4）确定纵筋用量计算受扭纵筋的截面面积Astl，并验算受扭最小配筋率；计算受弯纵筋的截面面积As，并验算受弯最小配筋率；弯扭纵筋相叠加并选筋。叠加原则：As配在受拉边，Astl沿截面周边均匀对称布置。计算题4-1、钢筋混凝土矩形截面纯扭构件，b×h＝250×500mm，承受的扭矩设计值T＝15KN.m。混凝土为C20，纵筋为HRB335级，箍筋为HPB235级。试配置该构件所需的抗扭钢筋。1.【解】（1）验算截面尺寸3223.130208336/25025050036/3mmbbhWtmKNTmmNWftcc.15.10257.104168.06.90.125.08.025.06TmmNWftt.10103.1302008331.17.07.06所以截面尺寸满足要求，并且要按计算配置受扭钢筋。（2）计算抗扭箍筋数量设2.11906025060bbcormmhhcor4406050060mmhbucorcorcor126044019022283600440190mmhbAcorcorcormmmmAfWfTsAcoryvttst/437.0836002102.12.13.130208331.135.010152.135.0261选用φ8双肢213.50mmAst，则箍筋的间距mms115437.03.50取间距mms100最小配箍率验算：%15.028.0%4.01002503.5022min,1yvtsvtstsvtffbsA（3）纵筋计算214633001260437.02102.1mmsfuAfAycorstyvstl选用612，2678mmAstl最小配筋率验算：%31.06.0%54.0500250678min,yttlstltlffVbTbhA对纯扭构件V＝1.0；当25015000000VbT≥2.0时，取VbT＝2.0。4-2、一钢筋混凝土矩形截面悬臂梁，b×h＝200×400mm，混凝土为C25，纵筋为HRB400级，箍筋为HPB235级，若在悬臂支座截面处作用设计弯矩M＝56kN·m，设计剪力V＝60kN和设计扭矩T＝4kN·m，试确定该构件的配筋，并画出配筋图。【解】（1）验算截面尺寸3227.66666666/20020040036/3mmbbhWt57.17.66666668.04000000365200600008.00tWTbhV≤0.25βcfc=342.17.66666664000000365200600000tWTbhV9.027.17.0所以截面尺寸满足要求，并且要按计算配置受扭钢筋。（2）确定计算方法TmmNWftt.1048.17.666666627.1175.0175.06,要考虑扭矩的影响。VKNbhfot449.3236520027.135.035.0要考虑剪力的影响。（3）计算抗扭、抗剪箍筋数量1）计算抗扭箍筋数量设2.11505020050bbcormmhhcor3505040050mmhbucorcorcor100035015022252500350150mmhbAcorcorcort89.036520040000007.6666666600005.015.15.015.10TbhVWtmmmmAfWfTsAcoryvttcst/094.0525002102.12.17.666666627.189.035.01042.135.02612）计算抗剪箍筋数量36521025.1236520027.17.089.05.16000025.17.05.1001hfnbhfVsAyvttsv0.1073）剪扭箍筋数量201.011sAsAsvst选用φ8双肢213.50mmAst，则箍筋的间距mms250201.03.50取间距mms200最小配箍率验算：%17.028.0%25.02002003.5022min,1yvtsvtstsvtffbsA（4）抗扭纵筋计算21663601000094.02102.1mmsfuAfAycorstyvstl选用6122678mmAstl最小配筋率验算：%12.06.0%85.0400200678min,yttlstltlffVbTbhA33.0600002004000000VbT，(5)抗弯计算177.03652009.11105626201bhfMcs196.0211s204753609.11365200196.0mmffbhAycs梁底部钢筋475+678/3=701mm2选用318（763mm2）第第55章章钢钢筋筋混混凝凝土土受受压压构构件件思思考考题题11、、纵纵向向钢钢筋筋和和箍箍筋筋在在受受压压构构件件中中的的作作用用和和构构造造要要求求如如何何？？答答：：11、、⑴⑴纵纵筋筋在在受受压压构构件件中中的的作作用用主主要要是是：：①①协协助助混混凝凝土土承承受受压压力力，，提提高高构构件件的的正正截截面面抗抗压压承承载载力力；；②②提提高高构构件件的的变变形形能能力力，，防防止止构构件件突突然然的的脆脆性性破破坏坏；；③③承承受受偶偶然然的的弯弯矩矩以以及及混混凝凝土土收收缩缩和和温温度度变变化化引引起起的的拉拉应应力力；；对对偏偏心心较较大大的的偏偏心心受受压压构构件件，，截截面面受受拉拉区区的的纵纵向向钢钢筋筋则则主主要要用用来来承承受受拉拉力力；；④④减减小小混混凝凝土土的的徐徐变变。。⑵⑵纵纵向向钢钢筋筋的的构构造造：：①①柱柱中中纵纵向向钢钢筋筋直直径径不不宜宜小小于于1122mmmm，，一一般般取取1166～～3322mmmm。。为为保保证证钢钢筋筋骨骨架架的的刚刚度度、、减减少少施施工工时时可可能能产产生生的的纵纵向向弯弯曲曲和和受受压压时时的的局局部部屈屈曲曲，，纵纵向向钢钢筋筋宜宜采采用用较较粗粗直直径径的的钢钢筋筋。。②②轴轴心心受受压压构构件件的的纵纵向向钢钢筋筋应应沿沿截截面面四四周周均均匀匀对对称称布布置置，，矩矩形形截截面面时时钢钢筋筋根根数数不不得得少少于于44根根，，圆圆形形截截面面时时不不应应少少于于66根根。。偏偏心心受受压压构构件件的的纵纵向向钢钢筋筋应应布布置置在在弯弯矩矩作作用用方方向向的的两两对对边边。。当当截截面面高高度度hh≥≥660000mmmm时时，，应应在在侧侧面面设设置置直直径径为为1100～～1166mmmm的的纵纵向向构构造造钢钢筋筋，，并并相相应应设设置置附附加加箍箍筋筋或或拉拉筋筋。。③③为为提提高高受受压压构构件件的的延延性性，，保保证证构构件件承承载载能能力力，，全全部部纵纵筋筋的的配配筋筋率率不不应应小小于于00..66%%，，同同一一侧侧纵纵筋筋的的配配筋筋率率不不应应小小于于00..22%%；；考考虑虑到到经经济济和和施施工工方方便便，，全全部部纵纵筋筋的的配配筋筋率率不不宜宜大大于于55%%。。通通常常受受压压钢钢筋筋的的配配筋筋率率不不超超过过33%%，，在在00..66%%～～22%%之之间间。。④④柱柱中中纵纵向向钢钢筋筋的的混混凝凝土土保保护护层层最最小小厚厚度度为为3300mmmm，，且且不不小小于于纵纵筋筋直直径径。。⑤⑤纵纵向向钢钢筋筋的的净净距距不不应应小小于于5500mmmm；；对对处处在在水水平平位位置置浇浇筑筑的的预预制制柱柱，，其其纵纵筋筋净净距距要要求求与与梁梁相相同同。。在在偏偏心心受受压压柱柱中中，，垂垂直直于于弯弯矩矩作作用用平平面面的的侧侧面面上上的的纵纵筋筋和和轴轴心心受受压