钢筋混凝土及砌体结构第8章 受扭构件承载力计算.pptx

1.纯扭构件的试验研究分析(1)工程中的受扭构件边梁雨蓬第1页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(1)工程中的受扭构件吊车梁折梁第2页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(1)工程中的受扭构件弧形楼梯弧形阳台异形阳台第3页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(2)纯扭构件的试验研究分析A.素混凝土纯扭构件ma.首先在长边中点m附近出现斜裂缝b.然后沿与梁轴线约成45度角延伸到侧面边缘a、b两点c.随后在顶面和底面上大致沿45度方向迅速延伸到c、d两点d.最后受压面c、d两点连线上的混凝土被压碎，构件断裂破坏e.混凝土的破坏面为一空间扭曲面第4页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(2)纯扭构件的试验研究分析B.钢筋混凝土纯扭构件a.裂缝出现前大体符合圣维南弹性扭转理论圣维南弹性扭转理论第5页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(2)纯扭构件的试验研究分析B.钢筋混凝土纯扭构件b.裂缝出现前后的扭矩扭转角曲线荷载较小时为直线开裂后出现水平段达到极限承载力前，曲线继续上升，构件表面出现螺旋状裂缝达到极限承载力时，箍筋纵筋屈服，另一长边混凝土被压碎破坏梁表面展开图第6页/共54页1.纯扭构件的试验研究分析(2)纯扭构件的试验研究分析C.配筋量对受扭构件破坏的影响a.适筋破坏箍筋和纵筋均屈服后，形成三面开裂一边受压的状态，进而混凝土被压碎破坏，有明显征兆，属延性破坏b.部份超筋破坏破坏时只有箍筋或纵筋屈服，破坏不完全脆性。c.超筋破坏破坏时箍筋和纵筋均未屈服，属破坏脆性。d.少筋破坏箍筋和纵筋不足，开裂即破坏，属破坏脆性。适筋破坏第7页/共54页2.纯扭构件承载力(1)素混凝土的纯扭承载力A.矩形截面受扭构件应力分布扭转后翘曲，不符合平截面假定由自由表面剪应力为零及剪应力互等定理得应力分布如图第8页/共54页2.纯扭构件承载力(1)素混凝土的纯扭承载力B.矩形截面受扭构件承载力计算a.全塑性状态时的应力分布及承载力计算将截面分为4块，则每块所产生的扭矩如右所示：F21F22第9页/共54页2.纯扭构件承载力(1)素混凝土的纯扭承载力B.矩形截面受扭构件承载力计算a.全塑性状态时的应力分布及承载力计算将截面分为4块，则每块所产生的扭矩如右所示：F21F22第10页/共54页2.纯扭构件承载力(1)素混凝土的纯扭承载力B.矩形截面受扭构件承载力计算a.全塑性状态时的应力分布及承载力计算将截面分为4块，则每块所产生的扭矩如右所示：F21F22第11页/共54页2.纯扭构件承载力(1)素混凝土的纯扭承载力B.矩形截面受扭构件承载力计算a.全塑性状态时的应力分布及承载力计算将截面分为4块，则每块所产生的扭矩如右所示：F21F22b.实际承载力计算考虑到材料的非理想塑性，取实际开裂扭矩为：第12页/共54页2.纯扭构件承载力(2)箍筋和纵筋的纯扭承载力A.变角空间桁架模型试验与理论分析表明，在裂缝充分发挥且钢筋接近屈服时，截面核心混凝土退出工作，从而受扭构件可假想为一箱形截面构件。此时，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳、纵筋和箍筋共同组成空间桁架抵抗扭矩。因角随箍筋和纵筋的相对大小有关，故称为变角空间桁架模型。截面核心部分指箍筋内表面范围内第13页/共54页2.纯扭构件承载力(2)箍筋和纵筋的纯扭承载力B.变角空间桁架模型基本假设a.混凝土只受压，为斜压杆，其倾角为；b.纵筋和箍筋只受拉，分别为弦杆和腹杆；c.忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。第14页/共54页2.纯扭构件承载力(2)箍筋和纵筋的纯扭承载力C.箍筋和纵筋纯扭承载力的推导取空间桁架的一个侧面进行受力分析，则在hcor高度范围内纵筋拉力为：侧面单条裂缝的水平投影长度为：以上范围内箍筋的拉力为：第15页/共54页2.纯扭构件承载力(2)箍筋和纵筋的纯扭承载力C.箍筋和纵筋纯扭承载力的推导由平面力系的关系图知：第16页/共54页2.纯扭构件承载力(2)箍筋和纵筋的纯扭承载力C.箍筋和纵筋纯扭承载力的推导侧面单位长度上箍筋的剪力，即剪力流强度为：截面的抗扭承载力为：第17页/共54页2.纯扭构件承载力(3)配筋构件总的纯扭承载力混凝土结构设计规范GB 50010-2010总扭矩为混凝土扭矩和钢筋扭矩之和，但系数变小，主要是考虑了可靠指标的要求，按试验点偏下限得出。Acor截面核心部分的面积，取为bcorhcor，此处，bcor、hcor分别为箍筋内表面范围内截面核心部分的短边、长边尺寸；ucor截面核心部分的周长，取2(bcorhcor)。第18页/共54页2.纯扭构件承载力(4)纯扭承载力计算步骤第19页/共54页2.纯扭构件承载力(5)纯扭承载力计算例题已知：矩形截面纯扭构件，b h=150 300，T=3.3kNm，C25(ft=1.27)，HPB235(fy=210)。求：所需抗扭箍筋和抗扭纵筋。解：取c=25，则例8.1第20页/共54页2.纯扭构件承载力(5)纯扭承载力计算例题第21页/共54页2.纯扭构件承载力(6)带翼缘截面纯扭承载力计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-2010645 T形和I形截面纯扭构件，可将其截面划分为几个矩形截面，分别按本规范第644条进行受扭承载力计算。每个矩形截面的扭矩设计值可按下列规定计算：第22页/共54页2.纯扭构件承载力(6)带翼缘截面纯扭承载力计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-2010第23页/共54页2.纯扭构件承载力(6)带翼缘截面纯扭承载力计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-2010对应剪力流分布对应剪力流分布第24页/共54页2.纯扭构件承载力(6)带翼缘截面纯扭承载力计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-2010箱形截面Wt=外边矩形截面Wt1-内部空心矩形截面Wt2第25页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(1)弯扭构件总纵筋=抗弯纵筋+抗扭纵筋混凝土结构设计规范GB 50010-20106413 矩形、T形、I形和箱形截面弯剪扭构件，其纵向钢筋截面面积应分别按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算确定，并应配置在相应的位置；箍筋截面面积应分别按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力计算确定，并应配置在相应的位置。第26页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-2010648 在剪力和扭矩共同作用下的矩形截面剪扭构件，其受剪扭承载力应符合下列规定：1 一般剪扭构件1）受剪承载力剪扭应力比注意与课本不同第27页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-2010648 在剪力和扭矩共同作用下的矩形截面剪扭构件，其受剪扭承载力应符合下列规定：纵箍体积强度比第28页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-2010648 在剪力和扭矩共同作用下的矩形截面剪扭构件，其受剪扭承载力应符合下列规定：式中：计算截面的剪跨比，按本规范第634条的规定取用；2)受扭承载力受扭承载力仍应按公式(6483)计算，但式中的t应按公式(6485)计算。第29页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-2010649 T形和I形截面剪扭构件的受剪扭承载力应符合下列规定：1 受剪承载力可按本规范公式(6481)与公式(6482)或公式(6484)与公式(6485)进行计算，但应将公式中的T及Wt分别代之以Tw及Wtw；2 受扭承载力可根据本规范第645条的规定划分为几个矩形截面分别进行计算。其中，腹板可按本规范公式(6483)、公式(6482)或公式(6483)、公式(6485)进行计算，但应将公式中的T及Wt分别代之以Tw及Wtw；受压翼缘及受拉翼缘可按本规范第644条纯扭构件的规定进行计算，但应将T及Wt分别代之以Tf及Wtf或Tf及Wtf。第30页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-20106410 箱形截面钢筋混凝土剪扭构件的受剪扭承载力可按下列规定计算：1一般剪扭构件第31页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(2)剪扭构件总箍筋=抗扭箍筋+抗剪箍筋，但需考虑混凝土被剪扭双重利用的折减混凝土结构设计规范GB 50010-20106410 箱形截面钢筋混凝土剪扭构件的受剪扭承载力可按下列规定计算：2)受扭承载力受扭承载力仍应按公式(6483)计算，但式中的t应按公式(6485)计算。第32页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤a.截面尺寸验算混凝土结构设计规范GB 50010-2010641 在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，hwb不大于6的矩形、T形、I形截面和hwtw不大于6的箱形截面构件(图641)，其截面应符合下列条件：当hwb(或hwtw)不大于4时第33页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤a.截面尺寸验算混凝土结构设计规范GB 50010-2010当hwb(或hwtw)大于4但小于6时，按线性内插法确定。式中：T扭矩设计值；b矩形截面的宽度，T形或I形截面取腹板宽度，箱形截面取两侧壁总厚度2tw；Wt受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩，按本规范第643条的规定计算；hw截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度h0；对T形截面，取有效高度减去翼缘高度；对I形和箱形截面，取腹板净高；tw箱形截面壁厚，其值不应小于bh7，此处，bh为箱形截面的宽度。注：当hwb大于6或hwtw大于6时，受扭构件的截面尺寸要求及扭曲截面承载力计算应符合专门规定。第34页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤b.确定计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-2010第35页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤b.确定计算方法混凝土结构设计规范GB 50010-20106412 在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的矩形、T形、I形和箱形截面的弯剪扭构件，可按下列规定进行承载力计算：1 当V不大于0.35ftbh0或V不大于0.875ftbh0(1）时，可仅计算受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力；2 当T不大于0.175ftWt或T不大于0.175hftWt时，可仅验算受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力。第36页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤c.箍筋计算混凝土结构设计规范GB 50010-2010由下式计算抗剪箍筋Asv/s一般情况集中荷载第37页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤c.箍筋计算混凝土结构设计规范GB 50010-2010由下式计算抗扭箍筋Astl/s箍筋总量为：并满足以下最小配箍率：第38页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求A.弯剪扭构件计算步骤d.纵筋计算混凝土结构设计规范GB 50010-2010由下式得纵筋面积：并满足以下最小配箍率并与弯筋叠加：第39页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求B.构造要求a.箍筋构造要求混凝土结构设计规范GB 50010-20109210 在弯剪扭构件中，箍筋的配筋率sv不应小于0.28ftfyv。箍筋间距应符合本规范表929的规定，其中受扭所需的箍筋应做成封闭式，且应沿截面周边布置。当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积。受扭所需箍筋的末端应做成135弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于10d，d为箍筋直径。在超静定结构中，考虑协调扭转而配置的箍筋，其间距不宜大于0.75b，此处b按本规范第641条的规定取用，但对箱形截面构件，b均应以bh代替。641 b矩形截面的宽度，T形或I形截面取腹板宽度，箱形截面取两侧壁总厚度2tw；第40页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(3)弯剪扭构件配筋计算方法及构造要求B.构造要求b.纵筋构造要求混凝土结构设计规范GB 50010-2010925 梁内受扭纵向钢筋的最小配筋率tl,min应符合下列规定：沿截面周边布置受扭纵向钢筋的间距不应大于200mm及梁截面短边长度；除应在梁截面四角设置受扭纵向钢筋外，其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀对称布置。受扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在支座内。在弯剪扭构件中，配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，其截面面积不应小于按本规范第851条规定的受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算的钢筋截面面积与按本条受扭纵向钢筋配筋率计算并分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。第41页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题已知：T形截面弯剪扭构件，bf hf=400 80，b h=200 450，M=54kNm，V=64kN，T=6kNm，C20(fc=9.6，ft=1.27)，箍筋HPB235(fy=210)，纵筋HRB335(fy=300)。求：箍筋和纵筋。解：1.基本参数及截面尺寸验算例8.2C20，c=1。取as=35，则h0=h-as=450-35=415，hw=h0-hf=415-80=335。第42页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.22.确定计算方法第43页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.23.箍筋计算参数计算及扭矩分配第44页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.23.箍筋计算腹板抗扭箍筋计算腹板抗剪箍筋计算第45页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.23.箍筋计算第46页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.23.箍筋计算翼缘抗扭箍筋计算第47页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.23.箍筋计算翼缘抗扭箍筋计算第48页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.24.纵筋计算腹板抗弯纵筋计算第49页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.24.纵筋计算腹板抗扭纵筋计算第50页/共54页3.弯剪扭构件的承载力及构造(4)弯剪扭构件配筋计算例题例8.24.纵筋计算翼缘抗扭纵筋计算第51页/共54页作业P149：第8.7题、第8.8题。第52页/共54页本章结束本章结束!第53页/共54页感谢您的观看。第54页/共54页