《受扭构件》PPT课件.ppt

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1、6 6 受扭构件承载力受扭构件承载力通过本章学习，应达到以下目标：通过本章学习，应达到以下目标：(1)掌握受扭构件的受力特点；掌握受扭构件的受力特点；(2)熟悉矩形截面纯扭构件、熟悉矩形截面纯扭构件、剪扭构剪扭构件、弯扭构件的设计与计算件、弯扭构件的设计与计算方法；方法；(3)理解剪扭相关性。理解剪扭相关性。1 在扭矩作用下，混凝土受扭构在扭矩作用下，混凝土受扭构件的破坏面是一个空间扭曲面。扭件的破坏面是一个空间扭曲面。扭曲截面的承载力问题，是考虑在扭曲截面的承载力问题，是考虑在扭矩作用下矩作用下(纯扭纯扭)或在扭矩和剪力作或在扭矩和剪力作用下用下(剪扭剪扭)或在弯矩、扭矩和剪力或在弯矩、扭矩

2、和剪力共同作用下共同作用下(弯剪扭弯剪扭)、或在弯矩、或在弯矩、扭矩、剪力和轴力共同作用下扭矩、剪力和轴力共同作用下(弯弯剪扭压或弯剪扭拉剪扭压或弯剪扭拉)的构件承载力的构件承载力问题。问题。2(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁(a)雨篷梁雨篷梁;(b)平面折梁平面折梁:(c)吊车梁吊车梁;(d)边框架主梁边框架主梁36.1 6.1 矩形截面矩形截面纯扭构件承扭构件承载力力 纯扭纯扭构件构件构件只承受扭矩构件只承受扭矩包括包括:素混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件 钢筋混凝土纯扭构件钢筋混凝土纯扭构件46.1.1 6.1.1 纯扭构件的受力性能纯扭构件的受力性能Tmax裂缝

3、1122T(T)T(T)受压区素混凝土素混凝土纯扭构件扭构件先在某先在某长边中点开裂中点开裂，形成一螺旋形裂形成一螺旋形裂缝，一裂即坏，一裂即坏是典型的脆性破坏是典型的脆性破坏三三边受拉，一受拉，一边受受压T tp5弹性分析弹性分析 塑性分析塑性分析按材力导出外边缘max时的扭矩比实测扭矩低很多。认为材料塑性充分发展，全截面从表面至中心达到max所计算的扭矩抗力。Tp=ft wtwt 抗扭塑性抵抗矩对于矩形截面：6bhmaxbhftftftftd2d1F2F2F1F1bhb/2b/2弹性材料性材料理想理想弹塑性材料塑性材料矩形截面的抗扭塑性抵抗矩形截面的抗扭塑性抵抗矩矩亦可用砂堆比拟导出亦可用

4、砂堆比拟导出开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算7 混凝土既非理想的弹性材料混凝土既非理想的弹性材料,也非理想也非理想的塑性材料的塑性材料,故实际的素混凝土受扭承载力故实际的素混凝土受扭承载力将介于弹性材料破坏扭矩和式将介于弹性材料破坏扭矩和式(6.1)所表示所表示的理想塑性材料破坏扭矩之间，经试验分的理想塑性材料破坏扭矩之间，经试验分析，有析，有 Tut Wt 由于钢筋对混凝土的开裂影响不大，故由于钢筋对混凝土的开裂影响不大，故上述素混凝土受扭的破坏扭矩也可视为钢上述素混凝土受扭的破坏扭矩也可视为钢筋混凝土受扭构件的筋混凝土受扭构件的开裂扭矩开裂扭矩。8“空间桁架空间桁架”受力体系受力体系(图图)抗

5、扭纵向钢筋成为抗扭纵向钢筋成为桁架的弦杆桁架的弦杆,箍筋组成箍筋组成桁架的受拉腹杆桁架的受拉腹杆,斜裂斜裂缝之间的混凝土成为受缝之间的混凝土成为受压的斜腹杆压的斜腹杆 9钢筋筋对开裂影响不大开裂影响不大;开裂前钢筋中的应力很小开裂前钢筋中的应力很小T(T)T(T)10构件的破坏特征构件的破坏特征 少筋破坏少筋破坏：开裂后钢筋应力激增，构件破坏突然开裂后钢筋应力激增，构件破坏突然,与素混凝土构件的破坏无大差别与素混凝土构件的破坏无大差别,典型的脆典型的脆性破坏性破坏适筋破坏适筋破坏：开裂后钢筋应力增加，裂缝陆续开展，钢开裂后钢筋应力增加，裂缝陆续开展，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏筋屈服，混凝土

6、压碎，构件破坏;破有预兆破有预兆,是延性破坏是延性破坏11超筋破坏超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵向钢筋和箍筋均未屈压碎，构件破坏，纵向钢筋和箍筋均未屈服服,是脆性破坏是脆性破坏,设计时应避免。设计时应避免。部分超筋破坏部分超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服,有一定有一定延性。延性。126.1.2 6.1.2 纯扭构件受扭承载力计算纯扭构件受扭承载力计算1.配筋强度比值配筋强度比值2.抗扭纵向钢筋与抗扭纵向钢筋与抗扭箍筋的强

7、度比抗扭箍筋的强度比值值表示单位核心表示单位核心长度的纵向钢筋拉长度的纵向钢筋拉力与构件单位长度力与构件单位长度的单肢抗扭箍筋拉的单肢抗扭箍筋拉力之比，即力之比，即:13式中式中 Astl截面中全部纵向抗扭钢筋截面面截面中全部纵向抗扭钢筋截面面积积;Ast1抗扭箍筋的单肢截面面积抗扭箍筋的单肢截面面积;fyv箍筋的抗拉强度设计值箍筋的抗拉强度设计值;fy纵向抗扭钢筋的抗拉强度设计值纵向抗扭钢筋的抗拉强度设计值;s箍筋间距箍筋间距 ucor截面核心部分的周长，对矩形截截面核心部分的周长，对矩形截面有面有ucor=2(b-2c)+(h-2c),c为纵向钢筋的为纵向钢筋的混凝土保护层厚度混凝土保护层

8、厚度(c25mm)。0.61.7 常用值的区间为常用值的区间为142.纯扭构件承载力计算公式纯扭构件承载力计算公式 公式第公式第1项可以理解为混凝土提供的抗扭承载力，项可以理解为混凝土提供的抗扭承载力，第第2项可以理解为抗扭钢筋提供的抗扭承载力。项可以理解为抗扭钢筋提供的抗扭承载力。式中式中 T 扭矩设计值；扭矩设计值；ft 混凝土抗拉强度设计值混凝土抗拉强度设计值 Acor截面核心部分面积，截面核心部分面积，抗扭纵筋与扰扭箍筋的配筋强度比值抗扭纵筋与扰扭箍筋的配筋强度比值 153.公式适用范围公式适用范围1）截面尺寸要求）截面尺寸要求 为保证不发生完全超配筋的脆性破坏为保证不发生完全超配筋的

9、脆性破坏(即破坏即破坏时保证混凝土不首先被压碎时保证混凝土不首先被压碎)，受扭截面尺寸应满，受扭截面尺寸应满足如下要求：足如下要求：当当hw/b4时时 cfcWt 当当hw/b=6时时 cfcWt当当4 hw/b V可忽略可忽略VftWt 28666667T应考虑应考虑T(3)抗扭计算抗扭计算t，取，则由，取，则由34 =选择选择14(=153.9 mm2),得得s152,取取s=120；n=4；35配箍率配箍率 sv=0.342%=0.191%由由=1.0，有受扭纵筋面积：，有受扭纵筋面积：36=2284 mm2=907 mm237(4)受弯计算受弯计算38 取取 As=750m39(5)配

10、筋图配筋图 根据抗扭纵筋构造要求，四角必须有纵向抗扭钢根据抗扭纵筋构造要求，四角必须有纵向抗扭钢筋，且间距不大于筋，且间距不大于200mm及短边尺寸及短边尺寸200mm，则应，则应选选7排抗扭纵筋排抗扭纵筋(每根面积每根面积 mm2,取取16);角部纵筋与角部纵筋与受弯纵筋合并：受弯纵筋合并：AsAs=750+2284/7=1076 mm2(选选322，As=As=1140mm2)。箍筋按受拉搭接方式进行配置。箍筋按受拉搭接方式进行配置。其配筋截面如图所示。其配筋截面如图所示。4041本章小结本章小结 在扭矩作用下，未配筋的受扭构件的破坏是突然的脆在扭矩作用下，未配筋的受扭构件的破坏是突然的脆

11、性破坏。对于矩形截面受扭构件性破坏。对于矩形截面受扭构件,形成三面开裂、一面压形成三面开裂、一面压碎的空间破坏面。而配有适当受扭纵向钢筋和受扭箍筋的碎的空间破坏面。而配有适当受扭纵向钢筋和受扭箍筋的钢筋混凝土受扭构件，纵向钢筋和箍筋与斜裂缝间混凝土钢筋混凝土受扭构件，纵向钢筋和箍筋与斜裂缝间混凝土形成形成“空间桁架空间桁架”的受力机理，使破坏具有较明显的塑性，的受力机理，使破坏具有较明显的塑性，受扭承载力大大提高。受扭承载力大大提高。扭矩往往与剪力、弯矩等共同作用。剪力的存在使受扭矩往往与剪力、弯矩等共同作用。剪力的存在使受扭承载力下降、扭矩的存在使受剪承载力降低，这就是剪扭承载力下降、扭矩的存在使受剪承载力降低，这就是剪扭的相关性扭的相关性;可以引入混凝土强度降低系数可以引入混凝土强度降低系数t来考虑这一来考虑这一影响影响,再分别进行受扭和受剪承载力计算。而弯矩和扭矩再分别进行受扭和受剪承载力计算。而弯矩和扭矩的相关性更复杂的相关性更复杂,规范采用按受弯计算和受扭分别计规范采用按受弯计算和受扭分别计算的纵筋在相应位置叠加的方法确定纵向钢筋。算的纵筋在相应位置叠加的方法确定纵向钢筋。受扭的纵筋和箍筋必须满足有关的构造要求。受扭的纵筋和箍筋必须满足有关的构造要求。42The end43