混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算.ppt

第五章受扭构件承载力计算51、概述常见受扭构件：雨篷梁、吊车梁、现浇框架边梁等。扭转分类：平衡扭转扭矩由平衡条件所决定，属于静定受扭构件。协调扭转扭矩由变形连续条件所决定，属于超静定受扭构件。52、矩形截面纯扭构件承载力计算一纯扭构件开裂扭矩扭矩作用下，构件横截面产生剪应力，由材料力学知，截面上主拉应力=，其方向与构件轴线成450，当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，垂直于主拉应力方向混凝土开裂。规范开裂扭矩的计算公式：Tcr=0.7ftWt(5.2)对于矩形截面：若外扭矩大于构件开裂扭矩，则需按计算配置抗扭钢筋，保证构件承载力需要。二、抗扭钢筋理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便，将该主拉应力分解为水平和竖直方向的两个分力，并布置抗扭纵筋和抗扭箍筋。1抗扭箍筋：按一定间距沿构件轴线方向布置。2抗扭纵筋：沿构件截面周边均匀对称的布置。三、纯扭构件破坏形态配置受扭钢筋后，可能出现四种破坏形态：A.纵筋和箍筋合适（适筋）：钢筋先受拉屈服，然后混凝土压碎；B.纵筋或箍筋过多（部分超筋）：纵筋或箍筋不能受拉屈服，混凝土压碎；C.纵筋和箍筋均过多（完全超筋）：纵筋和箍筋均不能受拉屈服，混凝土压碎；（脆性）D.纵筋和箍筋均太少（少筋）：混凝土开裂后纵筋和箍筋立即受拉屈服，构件破坏；（脆性）设计中应避免出现BCD三种情况。四、纯扭构件承载力计算公式（5.9）式中：Acor=bcorhcor为截面核心部分面积。（bcor、hcor分别为从箍筋内皮计算的截面核心的短边和长边尺寸。纵筋和箍筋的配筋强度比。（5.4）建议：0.61.7（通常取1.0）公式适用条件：公式适用条件：（1）防止超筋（通过限制最小截面尺寸）当hw/b4时T0.25cfc0.8Wt（5-10）当hw/b6时T0.20cfc0.8Wt 当4hw/b6时，按线性内插法确定。（2）防止少筋（通过限制最小配筋率）受扭纵筋最小配筋率：（5.12）受扭箍筋最小配箍率：（5.13）五、纯扭构件受扭钢筋计算步骤1、按式（5.10）验算构件截面尺寸是否符合要求；2、按式(5.9)计算所需受扭箍筋，选用箍筋直径和间距并按式（5.13）验算配箍率。3、将所选箍筋用量带入式（5.4）计算所需受扭纵筋；4、选择纵筋直径和根数，并按式（5.12）验算配筋率；5、画构件截面配筋图。53、弯扭构件和剪扭构件承载力计算一、矩形截面剪扭构件承载力计算所需钢筋：剪力抗剪箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）扭矩抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置）抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）由前所知：由前所知：纯扭构件受扭钢筋计算：P133公式（5.9）受剪箍筋计算：P98公式（4.6）、（4.7）试验结果表明：试验结果表明：构件的受剪承载力随扭矩的增加面减小，而构件的受扭承载力则随剪力的增大而减小，反之亦然。我们把构件抵抗某种内力的能力，受其它同时作用的内力影响的这种性质，称为构件承受各种内力的能力之间的相关性相关性。规范考虑：规范考虑：剪力与扭矩的相关性且仅体现在相应的“混凝土项”。即：由于剪力（扭矩）的存在，将降低构件的抗扭（抗剪）承载力，因此在公式中的混凝土项部分引进降低系数剪扭构件承载力计算公式：剪扭构件承载力计算公式：抗剪承载力：公式（5.16）或(5.17)抗扭承载力：公式（5.18）式中:系数按公式（5.14）或(5.15)计算。剪扭构件配筋计算思路：剪扭构件配筋计算思路：箍筋：箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋ASV/S和抗 扭 箍 筋 ASt1/S,然 后 再 叠 加 配 筋，即 按ASV/S+ASt1/S选择箍筋直径和间距。受扭纵筋：受扭纵筋：按式（5.4）计算。二、矩形截面弯扭构件承载力计算所需钢筋：所需钢筋：弯矩纵向受力钢筋（布置于受拉一侧）扭矩抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置）抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）配筋计算思路：配筋计算思路：扭矩的存在使构件受弯承载力降低，弯矩的存在使构件受扭承载力降低，但为简化计算，按纯扭构件和纯弯构件分别计算配筋。（纵筋可部分叠加配置）54、弯剪扭构件承载力计算配筋计算思路：配筋计算思路：箍箍筋筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋用量和抗扭箍筋用量，并叠加配筋。纵筋：纵筋：按式（5.9）计算抗扭纵筋用量，按受弯构件正截面承载力计算公式计算抗弯纵筋用量，分别配筋或部分叠加配置。注：（1）配筋计算时，为防止少筋和超筋，应满足P134计算公式的适用条件。（2）当满足公式（5.21）时，抗扭纵筋和箍筋按其最小配筋率设置，只需对抗弯纵筋进行计算。配筋计算步骤：配筋计算步骤：1按公式（5-19）验算构件截面尺寸（为防止超筋）；2.计算箍筋（1）按公式（5.16）或(5.17)计算抗剪箍筋ASV1/S（2）按公式（5.18）计算抗抗扭箍筋ASt1/S（3）按ASV1/S+ASt1/S选择箍筋间距和直径（4）验算配箍率（P134）3、计算纵筋（1）抗扭纵筋：抗扭纵筋：把ASt1/S代入公式（5.9）计算抗扭纵筋并验算受扭纵筋配筋率（P134）。（2）抗抗弯弯纵纵筋筋：按受弯构件正截面承载力计算公式计算所需受弯纵筋ASM（或ASM、ASM），并验算受弯构件最小配筋率（P56）。（3）分别配置受扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置）和受弯纵筋（构件受拉一侧），或采用部分叠加配筋。受扭纵筋均匀对称的布置：分配到矩形截面长边的受扭纵筋为分配到矩形截面短边的受扭纵筋为顶部所需纵向钢筋为：+，据此选直径和根数；底部所需纵向钢筋为：+，据此选直径和根数；侧边所需纵向钢筋为：，据此选直径和根数；