07 钢筋混凝土受扭构件承载力计算

第七章受扭构件扭转的类型平衡扭转：附加扭转：静定问题超静定问题（约束扭转）平衡扭转（静定问题）P边梁楼面梁柱TM(b)雨蓬雨蓬梁(a)TPHPH(c)附加扭转（超静定问题）◆超静定结构中，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关。◆扭矩大小不是定值，需要考虑内力重分布进行扭矩计算。两类扭转的差别：平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化，而附加扭转的扭矩与刚度变化相关。7.1受扭构件的破坏形态及开裂扭矩一、矩形纯扭破坏形态螺旋形配筋施工复杂，且不能适应变号扭矩的作用。实际受扭构件的配筋是采用封闭箍筋与抗扭纵筋形成的空间配筋空间配筋形式形式。适筋破坏少筋破坏超筋破坏（部分、完全）受拉脆性破坏（与少筋梁一样）为受压脆性破坏（与多筋梁一样）延性破坏（与适筋梁一样）受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度及截面尺寸受扭承载力取决于混凝土的抗压强度及截面尺寸破坏时的极限扭矩与配筋量有关该破坏模型是求混凝土开裂扭矩的试验依据，并可求得抗扭钢筋的最小值该破坏模型是求抗扭钢筋的最大值该破坏模型是设计的试验依据Tθ二、矩形截面在弯、剪、扭共同作用下破坏形态受力情况复杂，破坏形态与三个外力之间的比例和配筋情况有关。弯型破坏扭型破坏扭剪型破坏1、破坏始于底部纵筋屈服，承载力受底部纵筋控制。2、扭矩使受弯承载力降低1、破坏是由于顶部纵筋先达到屈服。2、发生在底部纵筋很多，上部纵筋较少时。3、弯矩对受扭承载力有一定的提高。承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。相互关系接近1/4圆。三、矩形截面纯扭构件的开裂扭矩当主拉应力σtp=τmax=ft时最后得：对理想弹塑性材料，截面上某一点达到强度某一点达到强度时并不立即破坏而是保持极限应力继续变形，扭矩仍可增加，直到截面上各点应力均达到极限强度，才达到极限承载力。此时截面上的剪应力分布分为四个区。取极限剪应力为ft，分别计算各区的合力及其对截面形心的力矩之和，求得塑性极限扭矩：四、带翼缘截面纯扭构件的开裂扭矩7.2纯扭构件的承载力配筋形式和构造要求（重要）受扭箍筋的体积配筋率ρstv受扭纵筋的配筋率ρst同时承受弯、剪、扭构件的配筋率要求。部分超筋构件虽然设计中可以采用，但不经济。受扭性能和极限承载力不仅与配筋量有关，还与纵筋和箍筋的配筋强度比ζ有关。（7-9）配筋强度比ζ设计中通常取z=1.2)2.135.0(111corstyvttdudAsAfWfTTzTc混凝土骨料的咬合作用Ts钢筋的受扭承载力适用条件：)25.0(1tcdWfT①截面尺寸限制条件：，如不满足，则加大截面或提高强度。②最小配筋率另外，构造配筋条件：)7.0(1ttdWfT如满足：，则只需进行构造配抗扭钢筋。（7-10）（7-15）（7-16）①验算截面尺寸；②验算构造配筋条件；③令ζ=1.2，根据承载力公式（7-10）计算箍筋截面积Ast1，并验算最小配筋率；④根据公式（7-9）计算纵筋Ast，并验算最小配筋率；⑤使各种配筋符合《规范》构造要求。纯扭构件截面设计的主要步骤（书上没讲）：按以上Ti进行配筋计算。T形和工字形截面纯扭构件承载力计算：bbf'hf'hfhwhbf腹板：TWWTttwWTWWTtftfTWWTttff受压翼缘：受拉翼缘：总扭矩T由腹板、受压翼缘和受拉翼缘三个矩形块承担7.3弯、剪、扭共同作用的构件承载力计算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。而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。TMTV试验表明：在弯矩、剪力和扭矩的共同作用下，各项承载力是相互关联的，其相互影响十分复杂。为了简化，《规范》偏于安全地将受弯所需的纵筋与受扭所需纵筋分别计算后进行叠加，而对剪扭作用为避免混凝土部分的抗力被重复利用，考虑混凝土项的相关作用，箍筋的贡献则采用简单叠加方法。剪扭作用下混凝土项的相关关系t——为剪扭构件的混凝土强度降低系数(为考虑混凝土项的相关作用)05.015.1TbhVWtt05.117.015.1TbhVWtt0.15.0t0025.1)5.1(07.0hsAfbhfVsvyvctucorstyvtttuAsAfWfT12.135.0z(7-26)(7-28)讲它的来历剪扭作用下受剪承载力和受扭承载力计算公式受剪承载力：0025.1)5.1(5.12.0hsAfbhfVsvyvctu受扭承载力：或0025.1)5.1(07.0hsAfbhfVsvyvctucorstyvtttuAsAfWfT12.135.0z当受集中荷载或以集中荷载为主时(7-27)矩形截面弯剪扭构件的承载力计算可按以下步骤进行：(以下步骤为书上的第5步,之前的适用条件和具体步骤请参考教材)。(1)按受弯构件单独计算在弯矩作用下所需的受弯纵向钢筋截面面积sAsA及(2)按抗剪承载力计算需要的抗剪箍筋sAsv0025.1)5.1(07.0hsAfbhfVVsvyvctu或0025.1)5.1(5.12.0hsAfbhfVsvyvctu(3)按抗扭承载力计算需要的抗扭箍筋sAst1stlA(4)按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比关系，确定抗扭纵筋yvycorststlffuAsA1zcorstyvtttuAsAfWfT12.135.0z(5)按照叠加原则计算抗弯剪扭总的纵筋和箍筋用量受弯纵筋As和A's抗扭箍筋：AsA'sAstl/3Astl/3Astl/3+=A's+Astl/3As+Astl/3Astl/3sAst1sAsv1+=sAsv1sAsv1+sAst1抗扭纵筋：抗剪箍筋：受扭构件承载力公式的适用条件及构造要求1．截面限制条件2．构造配筋条件end