7-受扭构件承载力计算.ppt

扭转分两类：扭转分两类：平衡扭转平衡扭转（由荷载直接引起的扭转，其扭矩可利用静力平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关）；协调扭转协调扭转（超静定结构中由于变形的协调使构件产生的扭转，其扭矩需根据静力平衡条件和变形协调条件求得）7 钢筋砼受扭构件承载力计算钢筋砼受扭构件承载力计算7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 钢筋混凝土受扭构件的破坏分析钢筋混凝土受扭构件的破坏分析7.2.1 7.2.1 矩形截面纯扭构件的受力与破坏分析矩形截面纯扭构件的受力与破坏分析当主拉应力 超过混凝土的轴心抗拉强度 时，混凝土就会沿垂直主拉应力的方向开裂。构件的裂缝方向总是与构件轴线成45的角度（图7.2）。实际实际工程中一般采用垂直于构件工程中一般采用垂直于构件纵轴纵轴的的抗扭抗扭箍筋箍筋和沿截面周和沿截面周边边布置的布置的抗扭抗扭纵纵向向钢钢筋筋组组成的空成的空间钢间钢筋骨架来承担扭矩。筋骨架来承担扭矩。少筋破坏少筋破坏适筋破坏适筋破坏超筋破坏超筋破坏矩形截面钢筋砼纯扭构件的破坏形态矩形截面钢筋砼纯扭构件的破坏形态破坏形态主要取决于配筋量。破坏形态主要取决于配筋量。与临界斜裂缝相交的钢筋都能达到屈服，与临界斜裂缝相交的钢筋都能达到屈服，然后砼压然后砼压坏，具有一定的延性。坏，具有一定的延性。受扭承载力与配筋量有关。受扭承载力与配筋量有关。适筋破坏适筋破坏进行受扭承载力计算。进行受扭承载力计算。发生条件发生条件破坏特点破坏特点防止方法防止方法箍筋箍筋和和纵筋纵筋配置都适量。配置都适量。破坏时钢筋屈服还可能进入强化阶段，呈破坏时钢筋屈服还可能进入强化阶段，呈受受拉脆性拉脆性破坏特征，破坏特征，受扭承载力取决于砼的抗受扭承载力取决于砼的抗拉强度及截面尺寸。拉强度及截面尺寸。少筋破坏少筋破坏限制抗扭钢筋最小值。限制抗扭钢筋最小值。发生条件发生条件破坏特点破坏特点防止方法防止方法配筋量过少。配筋量过少。1.1.抗扭钢筋屈服前抗扭钢筋屈服前,相邻两条相邻两条4545螺旋裂缝间螺旋裂缝间砼砼先压坏，为先压坏，为受压脆性受压脆性破坏破坏，完全超筋破坏完全超筋破坏。受受扭承载力取决于砼的抗压强度及截面尺寸。扭承载力取决于砼的抗压强度及截面尺寸。2.2.控制控制箍筋和纵筋箍筋和纵筋合适的比例。合适的比例。超筋破坏超筋破坏1.1.控制截面尺寸及砼强度。控制截面尺寸及砼强度。发生条件发生条件破坏特点破坏特点防止方法防止方法1.1.箍筋箍筋和和纵筋纵筋配置量都过大。配置量都过大。2.2.箍筋和纵筋配筋量相差过大。箍筋和纵筋配筋量相差过大。2.2.2.2.箍筋箍筋(纵筋纵筋)未达到屈服、纵筋未达到屈服、纵筋(箍筋箍筋)达到达到屈服的屈服的部分超筋破坏部分超筋破坏。各种破坏的承载力和延性各种破坏的承载力和延性开裂扭矩几乎相同，与配筋量无关开裂扭矩几乎相同，与配筋量无关,计算开裂扭矩忽略钢筋作用。计算开裂扭矩忽略钢筋作用。7.2.2 矩形截面构件在弯、剪、扭共同作用下的破坏分析矩形截面构件在弯、剪、扭共同作用下的破坏分析（1）弯型破坏）弯型破坏（2）扭型破坏）扭型破坏（3）剪扭型破坏）剪扭型破坏弹性理论弹性理论Tcr 截面上一点达到极限强度即开裂截面上一点达到极限强度即开裂。主拉应力主拉应力s stp=t tmax=ft时时Wte-截面受扭弹性抵抗矩截面受扭弹性抵抗矩7.2.3 7.2.3 矩形截面纯扭构件的开裂扭矩矩形截面纯扭构件的开裂扭矩塑性理论塑性理论Tcu 理想塑性材料，截面上各点应力均达到极限强度才开裂。理想塑性材料，截面上各点应力均达到极限强度才开裂。截面剪应力分布分四个区，极限剪应力截面剪应力分布分四个区，极限剪应力ft，计算各区合力及其对截面形心力偶，计算各区合力及其对截面形心力偶之和，得之和，得塑性极限扭矩塑性极限扭矩Wt-截面受扭塑性抵抗矩截面受扭塑性抵抗矩 砼砼介于介于理想弹性和理想塑性之间的理想弹性和理想塑性之间的弹塑性材料。弹塑性材料。应力分布介于弹应力分布介于弹、塑性之间，塑性之间，开裂扭矩介于开裂扭矩介于Tcr和和Tcu之间。之间。规范按塑性应力分布计算，引入规范按塑性应力分布计算，引入降低系数降低系数0.7考虑考虑砼砼应力非完全应力非完全塑性分布的影响。塑性分布的影响。钢筋砼开裂扭矩钢筋砼开裂扭矩Tcr7.2.4 带翼缘截面纯扭构件的开裂扭矩带翼缘截面纯扭构件的开裂扭矩对带有翼缘的截面对带有翼缘的截面，近似以受压翼缘、受拉翼缘和腹板三个部分，近似以受压翼缘、受拉翼缘和腹板三个部分的塑性抵抗矩之和作为全截面总的受扭塑性抵抗矩，即的塑性抵抗矩之和作为全截面总的受扭塑性抵抗矩，即为了简化起见，实际计算时全部按图为了简化起见，实际计算时全部按图7.7（a）划分。）划分。7.3 7.3 钢筋混凝土纯扭钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算构件的承载力计算根据变角根据变角空间桁架模型空间桁架模型理论理论，在，在试验统计分析基础上建立试验统计分析基础上建立规范公式规范公式。Tc砼受扭承载力砼受扭承载力 Ts抗扭钢筋受扭承载力抗扭钢筋受扭承载力7.3.1 7.3.1 矩形截面纯扭构件的承载力计算矩形截面纯扭构件的承载力计算7.3.2 带翼缘截面纯扭构件的承载力计算带翼缘截面纯扭构件的承载力计算7.4 弯、剪、扭共同作用下构件的承载力弯、剪、扭共同作用下构件的承载力 试验表明，剪力和扭矩共同作用下的构件承载力比剪或扭单独作用下的试验表明，剪力和扭矩共同作用下的构件承载力比剪或扭单独作用下的承载力要低。矩形截面构件在剪、扭作用下的受剪承载力和受扭承载力可承载力要低。矩形截面构件在剪、扭作用下的受剪承载力和受扭承载力可分别按下列公式计算：分别按下列公式计算：7.4.1 构件在剪、扭作用下的承载力计算构件在剪、扭作用下的承载力计算7.4.2 矩形截面构件在弯、扭作用下的承载力计算矩形截面构件在弯、扭作用下的承载力计算不考虑弯扭承载力相关性不考虑弯扭承载力相关性，弯扭独立计算弯扭独立计算。7.4.3 弯、剪、扭共同作用下的承载力计算弯、剪、扭共同作用下的承载力计算 目前目前，弯、剪、扭共同作用下的承载力计算还是采用按受弯弯、剪、扭共同作用下的承载力计算还是采用按受弯和受剪扭分别计算，然后进行叠加的近似计算方法。即纵向钢和受剪扭分别计算，然后进行叠加的近似计算方法。即纵向钢筋应根据正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算求得筋应根据正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算求得的纵向钢筋进行配置，位于相同部位处的纵向钢筋截面面积可的纵向钢筋进行配置，位于相同部位处的纵向钢筋截面面积可叠加。箍筋应根据剪扭构件受剪承载力和受扭承载力计算求得叠加。箍筋应根据剪扭构件受剪承载力和受扭承载力计算求得的箍筋进行配置，相同部位处的箍筋截面面积也可叠加。的箍筋进行配置，相同部位处的箍筋截面面积也可叠加。受弯纵筋受弯纵筋As和和AsAsAs+=sst 抗剪箍筋抗剪箍筋：A +A/3As+Ast/3Ast/3A/3st Ast /3Ast/3抗扭纵筋抗扭纵筋：抗扭箍筋抗扭箍筋：钢筋分别按弯、剪、扭计算，剪扭考虑砼承载力相关，相同部位钢筋迭加钢筋分别按弯、剪、扭计算，剪扭考虑砼承载力相关，相同部位钢筋迭加sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst17.4.4 7.4.4 计算公式的适用条件计算公式的适用条件和构造要求和构造要求7.4.4.1截面限制条件截面限制条件为防止为防止截面尺寸过小而配筋量过多时，混凝土首先被压碎而破坏截面尺寸过小而配筋量过多时，混凝土首先被压碎而破坏。其。其截面应符合下列要求：截面应符合下列要求：若不满足以上条件，则需增大截面尺寸或提高混凝土强度等级。若不满足以上条件，则需增大截面尺寸或提高混凝土强度等级。7.4.4.2构造配筋构造配筋防止少筋破坏防止少筋破坏 受扭受扭箍筋箍筋应采用封闭式，且应沿截面应采用封闭式，且应沿截面周边布置；受扭箍筋的弯钩搭接长度，周边布置；受扭箍筋的弯钩搭接长度，按构造规定，如按构造规定，如右图右图所示。所示。受扭受扭纵筋纵筋应在截面四角设置并均匀对应在截面四角设置并均匀对称设置于截面的周边；受扭纵筋伸入支称设置于截面的周边；受扭纵筋伸入支座长度应按充分利用强度的受拉钢筋考座长度应按充分利用强度的受拉钢筋考虑。虑。7.4.4.3 钢筋的构造要求钢筋的构造要求