第六章：钢筋混凝土受扭构件承载力计算

混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助第6章钢筋混凝土受扭构件承载力计算混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助本章重点受扭构件的分类和受扭构件开裂、破坏处理；受扭构件的设计计算方法；公路桥涵工程与建筑工程关于受扭构件计算的相同与不同之处；钢筋混凝土受扭构件的构造要求。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助特点：弯、剪、扭构件。§6.1概述6.1.1土木工程中常见的受扭构件混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.1.2平衡扭转与协调扭转1.平衡扭转扭转由荷载引起，内扭矩为平衡外扭矩所必需，如上述各梁。2.协调扭转或附加扭转扭转由变形引起，并由变形连续条件所决定。如与次梁相连的边框主梁。本章主要讨论平衡扭转计算。协调扭转可用构造钢筋或内力重分布方法处理。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.1.3抗扭钢筋的形式抗弯－—受拉区纵筋抗剪——箍筋或箍筋+弯筋抗扭——箍筋+沿截面周边均匀布置的纵筋，箍筋与纵筋的比例要适当。6.1.4受扭构件分类纯扭剪扭土木工程中少见弯扭弯剪扭：土木工程中常见混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.2.1纯扭构件承载力计算§6.2建筑工程中受扭构件承载力计算1.理想弹塑性材料纯扭构件混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助塑性状态下能抵抗的扭矩为：…6－1ttUWfT式中：Wt–––截面抗扭塑性抵抗矩;对于矩形截面h为截面长边边长;b为截面短边边长。2.素混凝土纯扭构件bhbW362t…6－2tt7.0WfT…6－3混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助式中：s–––箍筋间距;Ast1–––抗扭箍筋单肢截面面积;Acor–––截面核心部分面积,Acor=bcor×hcor;z–––抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比值;3.钢筋混凝土纯扭构件sAAfWfTcor1styvtt2.135.0z…6－4cor1styvstyuAfsAflz…6－5混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助式中：Astl–––全部抗扭纵筋截面面积;ucor–––截面核心部分周长,ucor=2(bcor+hcor)。cor1styvstyuAfsAflz…6－5为了保证抗扭纵筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：设计时，可先按式（6-6）假定一个z值，然后由式（6-4）求Ast1，再由式（6-5）求Astl。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助剪力的存在会降低截面的抗扭能力；扭矩的存在会降低截面的抗剪能力。6.2.2剪扭构件承载力计算1.剪扭相关性（ttco0tco35.0,7.0WfTbhfV）混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助规范经简化后的结果为：（1）当Tc/Tco≤0.5时，即T≤0.175ftWt时，可忽略扭矩影响，按纯剪构件设计；（2）当Vc/Vco≤0.5时，即V≤0.35ftbh0时，可忽略剪力影响，按纯扭构件设计；（3）当T0.175ftWt和V0.35ftbh0时，要考虑剪扭的相关性。2.考虑剪扭相关性的计算0v1vsyvt0t25.1)5.1(7.0hsnAfbhfV…6－7tcor1styvttt2.135.0sAAfWfTz…6－8混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助式中：βt–––剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数，0tt5.015.1TbhVW…6－9当βt0.5时，取βt＝0.5；当βt1.0时，取βt＝1.0。特点：（1）规范变全线段剪扭相关为部分线段相关；（2）承载力降低在混凝土的抗剪和抗扭上。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助若为集中荷载作用下的独立梁，式（6-7）应改为式中，0tt12.015.1TbhVW…6－110v1vsyv0tt)5.1(175.1hsnAfbhfV…6－10混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助3.弯、扭构件承载力计算不考虑弯扭相关性，分别按纯弯和纯扭构件计算和配筋，然后将钢筋面积叠加。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助4.弯、剪、扭构件承载力计算弯矩——按纯弯构件计算；剪力按剪、扭构件计算；扭矩验算是否要考虑剪、扭相关性。分别计算，然后将钢筋面积叠加。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助5.T形和I形截面弯、剪、扭构件弯矩按纯弯计算；剪力由腹板单独承担；扭矩由腹板和翼缘共同承受。计算原则混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助扭矩分配腹板TWWTttww…6－12受压翼缘TWWTt'tf'f…6－13受拉翼缘TWWTttff…6－14混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助式中，截面各部分受力：翼缘——纯扭；腹板——剪扭；全截面——弯剪扭分别配筋再叠加。)3(62twbhbW…6－15)(2'f'f'tfbbhW)(2f2ftfbbhW…6－16…6－17tf'tftwt…6－18混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.箱形截面纯扭sAAfWfTcor1styvtth2.135.0z…6－19hwh5.2bt…6－20)]2(3[6)2()3(6whw2whhh2httbhtbbhbW…6－21混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助z值仍按公式（6-9）计算，且应0.6≤z≤1.7符合的要求，当z1.7时，取z＝1.7。剪扭构件一般剪扭构件0svyv0tt25.17.0)5.1(hsAfbhfVsAAfWfTcor1styvtth2.135.0z…6－22…6－23式中：–––箱形截面壁厚系数，当1.0时，取1.0;Wt–––箱形截面壁厚,其值不应小于bh/7。hhh混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助式中：βt按式（6-11）计算；Wt应以ft代替。集中力作用下的独立剪扭构件0svyv0tt25.1175.1)5.1(hsAfbhfVsAAfWfTcor1styvtth2.135.0z…6－24…6－25弯剪扭构件像矩形、T形和I形截面一样，弯矩按纯弯构件计算剪力和扭矩按剪扭构件计算。t混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助压弯剪扭构件7.受扭构件公式使用条件及构造要求为了防止超筋,要求截面尺寸满足0svyv0tt07.0175.115.1hsAfNbhfV…6－26…6－27sAAfWANfTcorst1yvttt2.107.035.0zcct025.08.0fWTbhV…6－28当hw/b≤4时,cct020.08.0fWTbhV…6－29当hw/b≥6时,混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助为了防止少筋,要求…6－30yvtminsv,sv/28.0ff受剪及受扭箍筋…6－31受扭纵筋VbTffllyvtmin,tt6.02/,2/VbTVbT取时当混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助可按构造配置抗扭纵筋和箍筋的条件…6－32tt07.0fWTbhV纵筋的配筋率应不小于受弯时的最小配筋率和受扭时最小配筋率之和。构造要求受扭箍筋应采用封闭式箍筋，做法见下图。135°受扭钢筋应对称设置于截面周边，角点处应有纵筋。混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.3.1矩形和箱形截面纯扭构件§6.3公路桥梁工程中受扭构件承载力计算…6－33vcorsv1svttdad02.135.0sAAfWfTz混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.3.2矩形和箱形截面剪扭和弯剪扭构件剪扭构件fsv—箍筋的抗拉强度设计值；z—抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比，0.6≤z≤1.7。按公式（6-33）计算的箱形截面构件应满足t2≥0.1b和t1≥0.1h的条件。不考虑剪扭相关性，剪力和扭矩分别计算，抗扭按下公式计算vcorsv1svttdtad02.135.0sAAfWfTz…6－34混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.3.3矩形和箱形截面受扭构件截面尺寸应满足的条件弯剪扭构件弯矩按纯弯计算，剪力和扭矩也分别计算再叠加。式中—剪扭构件混凝土抗扭承载力降低系数0dtdt5.015.1bhTWV当βt0.5时,取βt=0.5;当βt1.0时,取βt=1.0。…6－3530d0dcu,k0t0.5110VTfbhW…6－36混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助6.3.4可不进行构件抗扭承载力计算的条件td3td00d0105.0fWTbhV…6－376.3.5配筋条件箍筋的配筋率剪扭构件式中，当采用R235级钢筋时c值取0.0018，当采用HRB335级钢筋时取0.0012。ccffsdcdtsv055.012…6－38纯扭构件sdcdsv055.0ff…6－39混凝土结构设计原理第6章主页目录上一章下一章帮助纵向钢筋的配筋率剪扭不应小于受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率和受扭构件纵向受力钢筋的最小配筋率之和，不应小于38ftd/fsd，也不应小于0.15％。抗扭纵筋最小配筋率为纯扭时弯扭时sdcdt1208.0ffsdcd/08.0ff