混凝土结构设计原理课件受扭构件扭曲截面受力性能与设计.pptx

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1、p 平衡扭转p 协调扭转第1页/共69页n 结构工程中扭转的分类结构工程中扭转的分类n 平衡扭转(equilibrium torsion)T=HeHeH平衡扭转由荷载作用直接引起的，可用结构的平衡条件求得。由荷载作用直接引起的，可用结构的平衡条件求得。雨篷梁、曲线形梁、偏心受力箱梁、螺旋楼梯均属雨篷梁、曲线形梁、偏心受力箱梁、螺旋楼梯均属于这一类扭转。于这一类扭转。第2页/共69页n 结构工程中扭转的分类结构工程中扭转的分类n 协调扭转(compatibility torsion)协调扭转 由于超静定结构构件之间的连续由于超静定结构构件之间的连续性，在某些构件中引起的扭转。性，在某些构件中引起

2、的扭转。次梁梁端次梁梁端由于主梁的弹性约束作由于主梁的弹性约束作用而引起用而引起的负弯矩的负弯矩，该负弯矩即，该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用为主梁所承受的扭矩作用。工程中纯扭构件很少，大部分属工程中纯扭构件很少，大部分属于压、弯、剪、扭复合受力构件。于压、弯、剪、扭复合受力构件。纯扭是研究复合受扭受力性能的纯扭是研究复合受扭受力性能的基础。基础。第3页/共69页p 试验研究分析建立受扭计算模型p 开裂扭矩的计算p 纯扭构件的受扭承载力第4页/共69页n 素混凝土素混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能试验研究分析n 截面上的应力分布由产生的主拉应力tp和主压应力cp，作用在与构件轴线成4

3、5的方向。最大扭转剪应力max发生在截面长边中点；第5页/共69页 长边中点首先出现沿45度方向的斜裂缝 试验研究分析n 素混凝土素混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能 螺旋状延伸至顶面和底面在顶面和底面裂缝又大致沿45度方向延伸 形成三面开裂、一面受压的空间斜曲面 受压面混凝土压坏 扭断脆性破坏 第6页/共69页 由于素混凝土构件的受扭承载力很低且表呈由于素混凝土构件的受扭承载力很低且表呈现出明显的脆性特点，通常在构件中配置现出明显的脆性特点，通常在构件中配置一定数量的抗扭钢筋以改善其受扭性能。一定数量的抗扭钢筋以改善其受扭性能。由前述主拉应力方向可见，受扭构件最有由前述主拉应力方向可

4、见，受扭构件最有效的配筋应形式是沿主拉应力迹线成螺旋效的配筋应形式是沿主拉应力迹线成螺旋形布置。形布置。但螺旋形配筋施工复杂，且不能适应变号但螺旋形配筋施工复杂，且不能适应变号扭矩的作用。扭矩的作用。实际受扭构件的配筋是采用封闭箍筋与抗实际受扭构件的配筋是采用封闭箍筋与抗扭纵筋形成的空间配筋形式。扭纵筋形成的空间配筋形式。试验研究分析n 素混凝土素混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能第7页/共69页n 钢筋混凝土钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能试验研究分析 开裂前开裂前，T-q q 关系基本呈直线关系。关系基本呈直线关系。开裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，构件的抗扭刚度明

5、显降低，开裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，构件的抗扭刚度明显降低，T-q q 关关系曲线上出现一不大的水平段。系曲线上出现一不大的水平段。对配筋适量的构件，对配筋适量的构件，开裂后开裂后受扭钢筋将承担扭矩产生的拉应力，荷载可以继受扭钢筋将承担扭矩产生的拉应力，荷载可以继续增大，续增大，T-q q 关系沿斜线上升，裂缝不断向构件内部和沿主压应力迹线发展关系沿斜线上升，裂缝不断向构件内部和沿主压应力迹线发展延伸，在构件表面裂缝呈螺旋状。延伸，在构件表面裂缝呈螺旋状。第8页/共69页n 钢筋混凝土钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能试验研究分析 当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发

6、展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，T-q 关系曲线趋于水平。最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。fyfyfyvfyv临界斜裂缝临界斜裂缝纵筋与纵筋与箍筋箍筋均能够达到屈服均能够达到屈服钢筋混凝土受扭构件的裂缝钢筋混凝土受扭构件的裂缝第9页/共69页n 钢筋混凝土钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能试验研究分析 当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，T-q 关系曲线趋于水平。最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。第10页/共69页n 钢筋混凝土钢筋混凝

7、土纯扭构件的受扭性能纯扭构件的受扭性能n破坏形态n 适筋受扭破坏n 当箍筋与纵筋配筋量适当时，主裂缝中的纵筋和箍筋应力先达到屈服强度，主裂缝迅速开展，使斜曲裂面的受压区混凝土被压碎而破坏，称为适筋受扭破坏,属于塑性破坏。n 少筋受扭破坏n 当受扭箍筋与纵筋或其中之一配置过少时，混凝土一开裂，受扭钢筋应力立即达到屈服强度，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏。试验研究分析第11页/共69页部分超筋受扭破坏n当箍筋和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多，称为部分超筋受扭破坏。破坏时一种钢筋未屈服，而另一种钢筋早已屈服，构件因混凝土被压坏而破坏，仍有一定的塑性。n完全超筋受扭破坏

8、 当两种钢筋均过量时，螺旋形裂缝多而密，破坏时两种钢筋均未屈服，裂缝间混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏，具有脆性性质。试验研究分析第12页/共69页hbn 矩形截面矩形截面纯扭构件纯扭构件n 开裂扭矩的计算开裂扭矩的计算n 开裂时混凝土的拉应变很小，因此，钢筋的应力也很小，开裂时混凝土的拉应变很小，因此，钢筋的应力也很小，对提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋对提高开裂荷载作用不大，在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响。的影响。n 开裂前截面剪应力的分布开裂前截面剪应力的分布45o45o45oh-bbb/2b/2截面剪应力分布简化模式截面上一点的破坏决定全截面的破坏？

9、截面上一点的破坏决定全截面的破坏？合理？合理？纯扭构件的开裂扭矩第13页/共69页n 矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件n 开裂扭矩开裂扭矩Tcr的计算的计算纯扭构件的开裂扭矩h-bbb/2b/2全全截截面面每每个个点点都都破破坏坏截截面面才才最最终终破破坏坏？对对混混凝凝土土可能吗？可能吗？第14页/共69页n 矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件纯扭构件的开裂扭矩混凝土是介于二者之间的弹塑性材料。混凝土是介于二者之间的弹塑性材料。按按弹弹性性理理论论计计算算的的T Tcrcr比比试试验验值值低低，按按塑塑性性理理论论计计算算的的T Tcrcr比比试验值试验值高高。对对于于低低强强度度等等级级混混

10、凝凝土土，具具有有一一定定的的塑塑性性性性质质；对对于于高强度等级混凝土，其脆性显著增大。高强度等级混凝土，其脆性显著增大。截截面面上上混混凝凝土土剪剪应应力力不不会会出出现现理理想想塑塑性性材材料料那那样样完完全全的的应应力重分布，而且混凝土应力也不会全截面达到抗拉强度力重分布，而且混凝土应力也不会全截面达到抗拉强度f ft t。在在拉拉压压复复合合应应力力作作用用下下，混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度低低于于单单向向受受拉拉时的抗拉强度。时的抗拉强度。第15页/共69页n 矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件n 规范规范中开裂扭矩中开裂扭矩Tcr的取值的取值 其中系数其中系数0.70.7综合反

11、映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土综合反映了混凝土塑性发挥的程度和双轴应力下混凝土强度降低的影响。强度降低的影响。p 对于素混凝土，取值0.870.97；p 对于钢筋混凝土，取值0.861.06，高强混凝土系数要小些。p 规范偏安全的统一取为0.7。纯扭构件的开裂扭矩第16页/共69页hbhfbfhbhfbfhfn T形和形和I形形截面截面纯扭构件纯扭构件n 为简化计算，可将为简化计算，可将T形和形和I形截面分成若干个矩形截面形截面分成若干个矩形截面n 整截面的整截面的Wt为各分块矩形为各分块矩形Wt之和：之和：n 分块原则是：首先满足较宽矩形部分的完整性分块原则是：首先满足较宽矩形部

12、分的完整性n Wt的计算方法的计算方法 纯扭构件的开裂扭矩第17页/共69页T形、I形截面纯扭构件纯扭构件的开裂扭矩第18页/共69页箱型截面纯扭构件 截面受扭塑性抵抗矩应按整体截面计算 纯扭构件的开裂扭矩第19页/共69页开裂扭矩开裂扭矩开裂扭矩计算受扭塑性抵抗矩 矩形截面 T、I形截面 箱型截面 第20页/共69页n 纯扭构件力学模型的发展纯扭构件力学模型的发展n 1929年年，德德 国国 人人 Rausch.E在在 其其 博博 士士 论论 文文 “Design of Reinforced Concrete in Torsion”中首先提出了中首先提出了空间桁架模型。空间桁架模型。n 19

13、45年年，瑞瑞典典人人H.Nylander提提出出了了视视混混凝凝土土为为理理想想塑塑性性材材料的料的塑性理论计算方法塑性理论计算方法。n 1958年，前苏联人提出了年，前苏联人提出了扭面平衡法。扭面平衡法。n 1968年年，Lampert,P.与与 Thurlimann,B.在在论论文文“Torsion Tests on Reinforced Concrete Beams”中提出了中提出了变角空间桁架模型。变角空间桁架模型。纯扭构件的受扭承载力n 空间桁架模型与变角空间桁架模型空间桁架模型与变角空间桁架模型n 钢钢筋筋混混凝凝土土实实心心构构件件与与空空心心构构件件极极限限扭扭矩矩基基本本相

14、相同同，因因而而可简化为箱形截面。可简化为箱形截面。n 空空间间桁桁架架模模型型认认为为混混凝凝土土沿沿450的的斜斜杆杆，变变角角空空间间桁桁架架模模型认为此角是变化的。型认为此角是变化的。第21页/共69页变角空间桁架模型 钢筋应力接近屈服时，截面核心混凝土退出工作，实心截面比拟为箱型截面；抗扭纵筋为空间桁架的弦杆；抗扭箍筋为空间桁架的腹杆；裂缝间的混凝土为空间桁架的斜压杆。纯扭构件的受扭承载力第22页/共69页n 变角空间桁架模型变角空间桁架模型ssbcorhcor纯扭构件的受扭承载力hcorVhChChVhVbCb第23页/共69页n 变角空间桁架模型变角空间桁架模型纯扭构件的受扭承载

15、力截面核心区截面核心区部分的周长部分的周长受扭纵筋与受扭箍筋的配受扭纵筋与受扭箍筋的配筋强度比筋强度比构件受扭承载力构件受扭承载力核心区的面积核心区的面积第24页/共69页变角空间桁架模型 沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋强度与沿构件长度方向单位长度内的单侧抗扭箍筋强度之间的比值纯扭构件的受扭承载力第25页/共69页n 矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力n 变角空间桁架模型与试验结果存在差异变角空间桁架模型与试验结果存在差异;n混凝土规范混凝土规范参考了桁架模型，并认为受扭承载力参考了桁架模型，并认为受扭承载力Tu由由混凝土的抗扭作用混凝土的抗扭作用Tc与抗扭钢筋的作用

16、与抗扭钢筋的作用Ts共同组成。共同组成。纯扭构件的受扭承载力第26页/共69页n 矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力纯扭构件的受扭承载力n系数可由试验实测数据确定;n 考虑到设计应用上的方便规范采用一根略为偏低的直线表达式。0.51.01.52.02.53.00.51.01.52.02.50第27页/共69页n设计时取 较为合理。n 矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力纯扭构件的受扭承载力n承载力设计表达式：n为保证受扭纵筋与箍筋都能达到屈服，混凝土规范规定n T形和形和I形截面纯扭构件的扭矩分配形截面纯扭构件的扭矩分配n总扭矩按照各单块矩形截面受扭塑

17、性抵抗矩的比例分配给各矩形块。n对每一矩形块，按纯扭公式计算（对每一矩形块，按纯扭公式计算（解决问题的思路解决问题的思路）第28页/共69页箱型截面纯扭构件 整体性强，与矩形截面相似，仅需考虑壁厚的影响。箱形截面壁厚影响系数，当 时，取 纯扭构件的受扭承载力第29页/共69页p 压弯剪扭的相关性p 复合受扭的受力性能p 复合受扭的计算方法第30页/共69页n实际工程中纯扭构件很少，大多数是弯矩、剪力、扭矩共同作用的或轴力、弯矩、剪力、扭矩的共同作用。n构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的，这种相互影响的性质称为复合受力的相关性。n相关性可以通过大量的试验数据，拟合出相关曲线和相关公式来反应

18、。n但由于构件受扭、弯、剪之间的相互影响过于复杂，采用统一的相关方程非常困难。n为了简化计算，混凝土结构设计规范对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力考虑相关性，而对钢筋提供的抗力采用叠加的方法。第31页/共69页n 剪扭承载力相关关系剪扭承载力相关关系剪扭构件承载力计算p 扭矩和剪力产生的剪应力总扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加。会在构件的一个侧面上叠加。p 因此承载力总是小于剪力和因此承载力总是小于剪力和扭矩扭矩单独作用的承载力单独作用的承载力。TV 剪力、扭矩共同作用时，剪力、扭矩共同作用时，混凝土所能承受的扭矩和剪力混凝土所能承受的扭矩和剪力是相互影响的，即混凝土不

19、能是相互影响的，即混凝土不能分形，必须两者兼顾。分形，必须两者兼顾。一心二一心二用用？第32页/共69页n 剪扭承载力相关关系剪扭承载力相关关系剪扭构件承载力计算0.20.40.60.81.000.20.40.60.81.0n剪力的存在使混凝土的抗扭承载力降低；n 扭矩的存在使混凝土的抗剪承载力降低；n 混凝土剪扭相关关系大致符合1/4圆的规律。无腹筋梁混凝土剪扭承载力相关关系第33页/共69页无腹筋有腹筋混凝土剪扭承载力相关关系剪扭构件承载力计算第34页/共69页剪扭构件承载力计算n 矩形截面剪扭承载力计算矩形截面剪扭承载力计算n剪扭构件的受剪及受扭承载力分别由相应的混凝土抗力和钢筋的抗力组

20、成：n根据部分相关、部分叠加的原则，式中的Vs和Ts应分别按纯剪和纯扭构件的公式计算；而Vc和Tc应考虑剪扭相关性，按1/4圆公式计算，比较复杂。第35页/共69页剪扭构件承载力计算n 矩形截面剪扭承载力计算矩形截面剪扭承载力计算A00.51.00.51.01.51.5n规范对于剪扭相关性的简化处理：将1/4圆用三段直线组成的折线代替。n 设=Vc/Vco为混凝土受剪承载力降低系数；n 设t=Tc/Tco为混凝土受扭承载力降低系数。Tc0.5Tco 时时，混混凝凝土土的受剪承载力不降低的受剪承载力不降低Vc0.5Vco 时时，混混凝凝土土的的受受扭扭承载力不降低承载力不降低n 这样取值略大，但

21、经试验结果的校核，精度还是较好的。第36页/共69页n 矩形截面剪扭承载力计算矩形截面剪扭承载力计算剪扭构件承载力计算结结构构抗抗力力的的比比值值与与外外荷荷载载作作用用效效应应比比值近似相同值近似相同第37页/共69页n 矩形截面剪扭承载力计算矩形截面剪扭承载力计算剪扭构件承载力计算n 矩形截面一般剪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：n 对集中荷载作用下的独立剪扭构件对集中荷载作用下的独立剪扭构件第38页/共69页nT形、I形截面剪扭构件承载力计算 T T形形、I I形形截截面面剪剪扭扭构构件件的的受受剪剪承承载载力力全全部部由由腹腹板板承

22、承担担，翼翼缘缘不不参参与与受受剪剪；受受扭扭承承载力由腹板和翼缘共同承担，即翼缘仅承担扭矩作用。载力由腹板和翼缘共同承担，即翼缘仅承担扭矩作用。剪扭构件承载力计算(1)T形、I形截面的受剪承载力：一般剪扭构件集中荷载作用下的构件 式中的式中的b b为腹板宽度，为腹板宽度，T T、WWt t应带以腹板应带以腹板T Tw w、WWtwtw第39页/共69页nT形、I形截面剪扭构件承载力计算 剪扭构件承载力计算(2)T形、I形截面的受扭承载力：一般剪扭构件集中荷载作用下的构件 式式中中的的b b为为腹腹板板宽宽度度，T T、WWt t应应带带以腹板以腹板T Tw w、WWtwtw腹板翼缘 式中的式

23、中的T T、WWt t应带以翼缘的相应值应带以翼缘的相应值第40页/共69页n箱型截面剪扭构件承载力计算 剪扭构件承载力计算(1)一般剪扭构件承载力：箱箱型型截截面面的的受受扭扭性性能能与与矩矩形形相相似似，但但应应考考虑虑壁壁厚厚的的影影响响；其其受受剪剪性性能能与与I I形形截截面面形似，形似，受剪承载力全部由侧壁（相当于腹板）承担。受剪承载力全部由侧壁（相当于腹板）承担。第41页/共69页n箱型截面剪扭构件承载力计算 剪扭构件承载力计算(2)集中荷载作用下的箱型截面独立剪扭构件承载力：第42页/共69页小 结计算模式 部分相关：对混凝土考虑剪扭相关关系 部分叠加：按纯剪构件计算受剪所需要

24、箍筋；按纯扭构件计算受扭所需要箍筋和纵筋。钢筋叠加配置剪扭构件承载力计算第43页/共69页n 弯扭弯扭承载力相关关系承载力相关关系n 破坏特征及承载力与破坏特征及承载力与T/M、截面尺寸、配筋形式及数量等、截面尺寸、配筋形式及数量等 因素有关。因素有关。n 弯扭构件的破坏模式弯扭构件的破坏模式n 扭型破坏；扭型破坏；弯型破坏；弯型破坏；弯扭型破坏弯扭型破坏弯扭构件承载力计算n 弯扭构件的弯扭承载力也存在相关关系，而且比较弯扭构件的弯扭承载力也存在相关关系，而且比较复杂，虽能得到相应的相关公式，但计算将很复杂。复杂，虽能得到相应的相关公式，但计算将很复杂。第44页/共69页弯扭构件承载力计算hb

25、Asm T+Asm+Astl/3Astl/3Astl/3 T+=n规范规范用简单的用简单的叠加法叠加法进行弯扭构件的承载力计算进行弯扭构件的承载力计算n 按纯扭构件计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配按纯扭构件计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配置；置；n 按受弯构件计算所需要的抗弯纵筋，并按受弯要求配置；按受弯构件计算所需要的抗弯纵筋，并按受弯要求配置；n 对同一位置的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后对同一位置的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数。确定纵筋的直径和根数。第45页/共69页n 截面尺寸限制条件截面尺寸限制条件弯剪扭构件承载力计算n 为避免完

26、全超筋的最小截面尺寸要求：为避免完全超筋的最小截面尺寸要求：n 不满足上述条件时，应加大截面尺寸，也可提高混凝土强度不满足上述条件时，应加大截面尺寸，也可提高混凝土强度等级。等级。n 纯扭构件：纯扭构件：第46页/共69页n 构造配筋要求构造配筋要求弯剪扭构件承载力计算n 当截面尺寸符合下列要求时，可不进行承载力计算，只须按当截面尺寸符合下列要求时，可不进行承载力计算，只须按构造要求配筋。构造要求配筋。n 箍筋的最小配箍率要求：箍筋的最小配箍率要求：n 受扭纵筋的最小配筋率要求：受扭纵筋的最小配筋率要求：第47页/共69页n其他构造要求 沿沿截截面面周周边边布布置置的的受受扭扭纵纵向向钢钢筋筋

27、间间距距S S1 1不不大大于于200mm200mm和和梁梁截截面面短短边边长长度度；除除应应在在梁梁截截面面四四角角设设置置受受扭扭纵纵向向钢钢筋筋外外，其其余余受受扭扭纵纵向向钢钢筋筋宜宜沿沿截截面面周周边边均均匀匀布布置置。受受扭扭纵纵向向钢钢筋筋应应按受拉钢筋按受拉钢筋锚固在梁支座内锚固在梁支座内。箍筋的最大间距和最小直径应符合受剪构件要求。箍筋必须为封闭式，且应沿截面周边布置；当采用复合箍筋时，位于截面内部箍筋不应计入受扭所需箍筋面积；受扭箍筋的末端应做成135度弯钩，弯钩端头平直，且长度不应小于10d。截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，截面面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出

28、的钢筋面积与按受扭纵向钢筋配筋率计算分配到弯曲受拉边的钢筋截面面积之和。弯剪扭构件承载力计算第48页/共69页n 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算n 混凝土规范混凝土规范对弯剪扭构件的简化设计方法为：对弯剪扭构件的简化设计方法为：n 剪扭计算时考虑混凝土的剪扭相关性；剪扭计算时考虑混凝土的剪扭相关性；n 弯扭不考虑相关性，计算结果直接叠加。弯扭不考虑相关性，计算结果直接叠加。n 具体过程为：具体过程为：n 纵纵向向钢钢筋筋分分别别按按受受弯弯构构件件的的正正截截面面受受弯弯承承载载力力和和剪剪扭扭构构件的受扭承载力计算，在相应位置纵筋面积进行叠加；件的受扭承载力计算

29、，在相应位置纵筋面积进行叠加；n 箍箍筋筋分分别别按按剪剪扭扭构构件件的的受受剪剪和和受受扭扭承承载载力力计计算算，箍箍筋筋面面积进行叠加。积进行叠加。第49页/共69页n 弯剪扭构件截面设计步骤弯剪扭构件截面设计步骤弯剪扭构件承载力计算（0）初选截面尺寸和材料强度。根据构件截面弯矩、剪力、扭矩设计值，凭工程经验，初步选定截面尺寸和材料强度等级(1)验算构件截面限制条件。若不满足要求，应加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。(2)验算是否按计算配置剪扭钢筋按构造配置剪扭箍筋和纵筋，受弯纵筋另论；否则应按计算配筋。第50页/共69页弯剪扭构件承载力计算(3)判别是否可忽略剪力V 或扭矩T忽略剪力，按

30、弯扭计算纵筋和箍筋忽略扭矩，按弯剪计算纵筋和箍筋(4)确定箍筋数量分别求得受剪和受扭所需的单肢箍筋用量，两者叠加得单肢箍筋总用量，并按此选用箍筋间距和直径。第51页/共69页弯剪扭构件承载力计算(5)计算纵筋用量按正截面受弯承载力计算抗弯纵筋并布置在截面受拉区和受压区；根据已求得的单肢抗扭箍筋用量和 求抗扭纵筋用量，并沿截面四周均匀布置；最后，配置在截面受拉区和受压区的纵筋总量，应为该区受弯纵筋和受扭纵筋的截面面积之和。n 弯剪扭构件承载力复核（略）弯剪扭构件承载力复核（略）第52页/共69页压扭矩形截面承载力计算压弯剪扭构件承载力计算n轴压力的作用：减少了纵筋的拉应变；抑制了斜裂缝的出现与开

31、展；增强了混凝土的骨料咬合作用n计算公式第53页/共69页压弯剪扭矩形截面框架柱承载力计算压弯剪扭构件承载力计算n受剪承载力n受扭承载力n纵筋和箍筋数量 纵筋：按偏压构件正截面承载力计算布置在相应位置 按剪扭构件受扭承载力计算布置在相应位置 箍筋：按剪扭构件受扭和受剪承载力分别计算，叠加配置第54页/共69页拉弯剪扭构件承载力计算n拉扭矩形截面承载力计算 n拉力的存在：增大了纵筋的拉应变；加速了斜裂缝的出现与开展；降低了混凝土的骨料咬合作用 n计算公式 第55页/共69页拉弯剪扭构件承载力计算n拉弯剪扭矩形截面框架柱承载力计算 n受剪承载力n受扭承载力n纵筋和箍筋数量 纵筋：按偏拉构件正截面承

32、载力计算布置在相应位置 按剪扭构件受扭承载力计算布置在相应位置 箍筋：按剪扭构件受扭和受剪承载力分别计算，叠加配置第56页/共69页超静定结构中的扭转问题n超静定结构中，由于构件之间的连续性，会在支承梁内引起协调扭矩；n当构件开裂后，内力重分布会使支承梁上的扭矩降低；n规范规定：n对属于协调扭转的构件，在进行内力分析时，可考虑构件开裂使抗扭刚度降低而产生的内力重分布，对独立的支承梁，可将弹性分析的扭矩乘以合适的调幅系数。n考虑内力重分布后的支承梁，可按本章规定进行承载力计算，确定所需的纵筋和箍筋，并应满足构造要求。n试验表明，对独立的支承梁，当扭矩调幅不超过40%时，按承载力计算并满足配筋构造

33、后，因扭转而产生的裂缝宽度可以满足规范的要求。n当有充分依据时，也可采用其他设计方法。第57页/共69页n 例例：承承受受均均布布荷荷载载的的T形形截截面面梁梁，截截面面尺尺寸寸如如下下图图所所示示，作作用用于于梁梁截截面面上上的的弯弯矩矩、剪剪力力和和扭扭矩矩分分别别为为M=293kN.m，V=210kN，T=20kN.m。混混凝凝土土强强度度等等级级为为C30，纵纵筋筋采采用用HRB400级级，箍箍筋筋采采用用HPB235级级，求求箍箍筋筋和和纵纵筋筋用用量。量。弯剪扭构件承载力计算例题600300100500n 解：解：第58页/共69页1.1.验算截面尺寸验算截面尺寸所以，截面尺寸满足

34、要求。所以，截面尺寸满足要求。2.2.验算是否按构造配筋验算是否按构造配筋所以必须按计算确定钢筋数量所以必须按计算确定钢筋数量。弯剪扭构件承载力计算例题第59页/共69页3.3.判别腹板配筋是否可忽略剪力判别腹板配筋是否可忽略剪力V或者扭矩或者扭矩T所以，不能忽略剪力和扭矩的影响。所以，不能忽略剪力和扭矩的影响。4.4.扭矩的分配扭矩的分配5.5.确定箍筋的数量确定箍筋的数量弯剪扭构件承载力计算例题第60页/共69页对腹板矩形对腹板矩形弯剪扭构件承载力计算例题第61页/共69页取箍筋间距为取箍筋间距为120mm，相应的配筋率为，相应的配筋率为腹板采用双肢箍筋腹板采用双肢箍筋(n=2)，腹板上单

35、肢箍筋所需截面面积为：，腹板上单肢箍筋所需截面面积为：选用箍筋直径为选用箍筋直径为10,Asv1=78.5mm2，则：，则：满足要求。满足要求。6.6.腹板纵筋计算腹板纵筋计算 1)配配置置在在梁梁截截面面弯弯曲曲受受拉拉区区的的纵纵向向钢钢筋筋截截面面面面积积，先先按按下下式式判判别别T形形截截面面类型类型:弯剪扭构件承载力计算例题第62页/共69页该截面属第一类该截面属第一类T形截面，应按形截面，应按bfh矩形截面计算矩形截面计算满足要求。满足要求。弯剪扭构件承载力计算例题第63页/共69页因为因为T/(Vb)=20106/(210103300)=0.3170.191%,可见满足要求。可见

36、满足要求。7.7.翼缘受扭钢筋计算，可不考虑剪力作用而按纯扭构件计算翼缘受扭钢筋计算，可不考虑剪力作用而按纯扭构件计算弯剪扭构件承载力计算例题第66页/共69页选用选用410(Astl=314mm2)受扭纵筋面积计算受扭纵筋面积计算220122410210200，和梁和梁截面宽度截面宽度410配筋图如下所示配筋图如下所示.弯剪扭构件承载力计算例题第67页/共69页受扭构件扭曲截面受力性能与设计受扭构件扭曲截面受力性能与设计小 结受扭构件的受扭破坏形态开裂扭矩计算纯扭构件受扭承载力计算复合受扭构件承载力计算 剪扭相关性 弯剪扭构件承载力计算 压弯剪扭构件承载力计算第68页/共69页感谢您的观看。第69页/共69页