6第六章受扭构件承载力计算.ppt

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1、混凝土结构混凝土结构第第 6章章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算主讲教师：盛明强主讲教师：盛明强课件制作：盛明强课件制作：盛明强主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算构造要求构造要求重点：重点：重点：重点：受弯构件受剪性能的试验研究受弯构件受剪性能的试验研究斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算受扭构件在工程中的应用受扭构件在工程中的应用 受扭构件所受扭矩分为受扭构件所受扭矩分为(a)平衡扭矩平衡扭矩 和和(b)协调扭矩协调扭矩 纯扭构件很少，大部分为弯、剪、扭共同工作。纯扭构件很少，大部分为

2、弯、剪、扭共同工作。平衡扭矩平衡扭矩 由荷载直接作用，可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩由荷载直接作用，可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩。如。如厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯都厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯都属于这一类扭矩作用的构件。属于这一类扭矩作用的构件。协调扭矩协调扭矩 在超静定结构中，由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩在超静定结构中，由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩。如。如现浇框架结构中的边主梁，当次梁在荷载作用下受弯变形时，边主梁对现浇框架结构中的边主梁，当次梁在荷载作用下受弯变形时，边主梁对次梁梁端的转动产生约束作

3、用，根据变形协调条件，可以确定次梁梁端次梁梁端的转动产生约束作用，根据变形协调条件，可以确定次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为主梁所承受的由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用。扭矩作用。矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能 a 当外扭矩较小时，受力情况类似于弹性体，如图当外扭矩较小时，受力情况类似于弹性体，如图 a。b 随扭距增大，首先在长边中点达到随扭距增大，首先在长边中点达到 ；由于混凝土的塑性性能，；由于混凝土的塑性性能，构件并未开裂，如构件并未开裂，如图图b。c 随扭矩增大，塑性应力重分布，逐渐充

4、分。最后，在构件长边首先出现与构随扭矩增大，塑性应力重分布，逐渐充分。最后，在构件长边首先出现与构件纵轴呈件纵轴呈45450 0斜裂缝，并很快向两窄面发展，最后形成三面开裂一面受压的空斜裂缝，并很快向两窄面发展，最后形成三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，表现出明显的脆性。间扭曲破坏面，表现出明显的脆性。6.1 纯扭构件承载力计算纯扭构件承载力计算素混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件裂缝与轴线成裂缝与轴线成45角。角。素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两者之间的素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两者之间的弹塑性材料，因而受扭极限应力分布介于两种情况之间。弹塑性材料，因而受扭极限应力分

5、布介于两种情况之间。Tcr=0.7ftWt ft混凝土抗拉强度设计值；混凝土抗拉强度设计值；Wt受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩。受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩。矩形截面矩形截面Wt=b2(3h-b)/6。素混凝土构件的受扭承载力素混凝土构件的受扭承载力=开裂扭矩开裂扭矩 破坏形破坏形态态：a 当箍筋与当箍筋与纵纵筋适当筋适当时时，发发生生适筋受扭破坏适筋受扭破坏；纵纵筋，箍筋先屈服，后混凝土被筋，箍筋先屈服，后混凝土被压压碎碎。b 当当钢钢箍与箍与纵纵筋配置筋配置过过少，或箍筋少，或箍筋间间距距过过大，其破坏与素混凝土构件破坏相大，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称似，呈脆性破坏，称为为

6、少筋受扭破坏少筋受扭破坏（限制最小配筋率和最大箍筋（限制最小配筋率和最大箍筋间间距）。距）。c 当两种当两种钢钢筋均筋均过过量量时时，混凝土被，混凝土被压压碎，碎，为为脆性破坏，称脆性破坏，称为为超筋受扭破坏超筋受扭破坏（限（限制最大配筋率或最小截面尺寸）。制最大配筋率或最小截面尺寸）。d 当当钢钢箍和箍和纵纵筋中一种配置合适，另一种配置筋中一种配置合适，另一种配置过过多，称多，称为为部分超筋受扭破坏部分超筋受扭破坏，有一部分塑性，但有一部分塑性，但较较小（受扭小（受扭纵纵筋与箍筋的配筋筋与箍筋的配筋强强度比度比适中）。适中）。矩形截面纯扭构件承载力计算公式矩形截面纯扭构件承载力计算公式矩形截

7、面矩形截面:,混凝土的抗扭作用混凝土的抗扭作用 ;箍筋与纵筋的抗扭作用箍筋与纵筋的抗扭作用 。混凝土的抗扭能力混凝土的抗扭能力（同前）。同前）。箍筋抗拉强度设计值。箍筋抗拉强度设计值。箍筋单肢截面面积。箍筋单肢截面面积。箍筋间距。箍筋间距。受扭纵筋与箍筋的强度比（沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋受扭纵筋与箍筋的强度比（沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋与沿构件长度方向单位长度内的单侧抗扭箍筋强度之比）。与沿构件长度方向单位长度内的单侧抗扭箍筋强度之比）。由无腹筋剪扭构件的试验得知其相关关系大致为由无腹筋剪扭构件的试验得知其相关关系大致为1/4圆：圆：为了简化计算，规范将为了简化计算，规范将1

8、/4圆简化为三线段，由图可以看出圆简化为三线段，由图可以看出当当 时，取时，取当当 时，取时，取当当 时，取时，取与与 联立，得：联立，得：6.2 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算 矩形剪扭构件承载力计算试验证明，当构件中既有剪力、又有扭矩形剪扭构件承载力计算试验证明，当构件中既有剪力、又有扭矩作用时，构件的抗剪承栽力及抗扭承载力均有所降低，即二者存矩作用时，构件的抗剪承栽力及抗扭承载力均有所降低，即二者存在相关性（承载力之间的性）。在相关性（承载力之间的性）。规范采用了部分相关（混凝土）规范采用了部分相关（混凝土）,部分叠加（钢筋）的计算公式部分叠加（钢筋）的计算公式。矩形截面一般剪

9、扭构件受剪及受扭承载力表达式分别为：矩形截面一般剪扭构件受剪及受扭承载力表达式分别为：对对集中荷集中荷载载作用下的独立剪扭构件：作用下的独立剪扭构件：弯扭构件的承载力计算弯扭构件的承载力计算 为简化设计为简化设计,混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范采用简单采用简单的叠加法：首先拟定截面尺寸，然后按纯扭构件承的叠加法：首先拟定截面尺寸，然后按纯扭构件承载力公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要载力公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配置；再按受弯构件承载力公式计算所需要的抗求配置；再按受弯构件承载力公式计算所需要的抗弯纵筋，按受弯要求配置；对截面同一位置处的抗弯纵筋，按受弯要求配置；对

10、截面同一位置处的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数。的直径和根数。弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算截面尺寸限制条件及构造配筋要求截面尺寸限制条件及构造配筋要求 a 截面尺寸限制条件截面尺寸限制条件 为了保证结构的截面尺寸及混凝土材料强度不致过小，使结构在破坏时混凝土不为了保证结构的截面尺寸及混凝土材料强度不致过小，使结构在破坏时混凝土不首先压坏，规范在试验的基础上，对钢筋混凝土剪扭构件，规定了截面的限制条件：首先压坏，规范在试验的基础上，对钢筋混凝土剪扭构件，规定了截面的限制条件：当当 时，时，当当 时，时，当当 时，

11、按线性内插法确定。时，按线性内插法确定。b 构造配筋界限构造配筋界限 ，可按最小配筋率配筋，可按最小配筋率配筋 c c 最小配筋率最小配筋率 规规范在范在试验试验分析的基分析的基础础上，上，对钢对钢筋混凝土筋混凝土弯弯剪扭构件，剪扭构件，规规定了箍筋和定了箍筋和纵纵筋的最小配筋率：筋的最小配筋率：箍筋的配筋率应满足：箍筋的配筋率应满足：纵向钢筋的配筋率应满足：纵向钢筋的配筋率应满足：当当 ；对箱形截面构件，式中的；对箱形截面构件，式中的 应应以以 代替。代替。弯剪扭构件的承载力计算弯剪扭构件的承载力计算 混凝土考虑剪扭的相关性；混凝土考虑剪扭的相关性；纵向钢筋分别按受弯构件的纵向钢筋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，面积叠正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算，面积叠加；箍筋分别按剪扭构件的受剪和受扭承载力计算，面积加；箍筋分别按剪扭构件的受剪和受扭承载力计算，面积叠加。具体叠加方法见下表：叠加。具体叠加方法见下表：以上内容可参照以上内容可参照混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范7.6节。节。