07-钢筋混凝土受扭构件承载力计算--资料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7 钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.1 概 述,扭转是构件,五种基本受力状态,之一，以雨蓬为例：,雨蓬,板,根部的剪力就是作用在雨蓬,梁,上的均布荷载，,雨蓬板根部的,弯矩,就是作用在雨蓬梁上的均布,扭矩,，,雨蓬,梁,承受雨蓬,板,传来的均布荷载及均布扭矩。,雨蓬梁,要承受弯矩、剪力和扭矩。工程中,只承受纯扭作用的结构很少，大多数情况下结构都处于,弯矩,、,剪力、扭矩等,内力,共同作用下的,复杂受力状态,。,凝全畏僧绣围议镍钓清蜂盗冷郴荫够槽卒年嗡姐氦闪顽溺桂剧离押胎得胡07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,吊车的横向水平制动力及吊车竖向轮压偏心都可使吊车梁受扭，屋面板偏心也可导致屋架受扭。,锰案湘谅懂客陋苔拙犀扰战覆斩蹭键量瓢较骤襟舜菌藉妻岔钳吉配辟谐皇07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,偏心轮压,制动力,制动力,轮压,偏心轮压和吊车横向水平制动力都会产生,扭矩,T,在,静定结构,中，扭矩是由荷载产生的，可根据平衡条件求得，称为,平衡扭转,。,螺旋楼梯中扭矩也较大,焉爆普涛劲乡隋展殉巳上考八哨侣窄歉绝缘贰兆林局离侮污捏狭辨椽垣雹07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,边梁,边梁,边梁中的扭矩值与,节点处,边梁的抗扭刚度,及,次梁的抗弯刚度,的比值有关。边梁的抗扭刚度越大，其扭矩也越大；当边梁的抗扭刚度为无穷大时，次梁相当于嵌固在边梁中，此时的扭矩达到最大值。次梁的抗弯刚度越大，则在节点处的转角越小，边梁的扭矩也越小。,策妒劲节班莽岔丈诧堰强茹垄颖敞稠迫免利羚廉丘垮欢锈报郝梨彼桌蛋涅07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.2 受扭构件的开裂扭矩,7.2.1 开裂前的应力状态,若将钢筋混凝土受扭构件视为弹性材料，则在开裂前，其应力状态与弹性扭转理论基本吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，可近似忽略钢筋的影响。受扭构件在扭矩T作用下，矩形截面上的剪应力分布如图所示。,最大剪应力发生在截面长边中点，且：,扭矩,截面抗扭弹性抵抗矩,沁能挤蔼扩顾烷煎踢厩薄懦拌生支群蛇轰皋哉竖什迭昂倒赏汐宰纯烧千盗07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,由材料力学知识可知，构件侧面的主拉应力,tp,和主压应力,cp,相等，主拉应力和主压应力轨迹沿构件表面呈螺旋形。当主拉应力达到混凝土抗拉强度时，在构件长边中某个薄弱部位首先开裂，裂缝沿主压应力轨迹迅速延伸。对于素混凝土构件，一旦开裂就会导致构件破坏，破坏面呈一空间扭曲面。,满效馁魔戊桐矫菠湍秀廉醚梧弱绷仲锌滩儿我椭烃卷鸿贺械谷钥录硷佰鼻07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.2.2 矩形截面的开裂扭矩,按弹性理论,当主拉应力,tp,=,max,=,f,t,时，构件开裂,即,弹性开裂扭矩,截面抗扭弹性抵抗矩,混凝土的抗扭强度设计值,按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上某一点应力达到材料强度时并不立即破坏，而是保持极限应力继续变形，扭矩仍可继续增加，直到截面上各点应力均达到极限强度。才达到极限承载力。此时截面上的剪应力分布为四个区，如,图7.2(b),所示。,旬骸鼠屿燃烛牢碟鲤墒喷狡琅恬渗努啪抖鸥磁獭鳃陇轧德蜡字药向枪叮多07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上某一点应力达到材料强度时并不立即破坏，而是保持极限应力继续变形，扭矩仍可继续增加，直到截面上各点应力均达到极限强度。才达到极限承载力。此时截面上的剪应力分布为四个区，如,图7.2(b),所示。,分别计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可求得塑性极限开裂扭矩为,塑性开裂扭矩,混凝土的抗拉强度设计值,截面抗扭塑性抵抗矩,瞳攀史撩巡作啃矿沮砸唤光释调缄锭年此峻涩剁入斌也驹岔摩既羽铣囱拨07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之间的材料，达到开裂极限状态时截面上的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也介于,T,cr,e,与,T,cr,p,之间。为了简便适用，混凝土结构设计规范规定，钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩可按塑性应力分布的方法进行计算，再引入修正系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。根据试验结果，该修正系数在0.870.97之间，为安全起见，混凝土结构设计规范取为0.7。则开裂扭矩计算公式为：,对矩形截面,截面抗扭塑性抵抗矩按下式计算：,物将槛辣头鸵蹬峙娩袒拿跌璃拎曙膏养汾穗识辗梨伊制圆纤剪镀糖烁面孽07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,对矩形截面,截面抗扭塑性抵抗矩按下式计算：,对,T,形,、,工字形,、,倒,L,形,截面的受扭构件,可近似地将其截面视为由若干个矩形截面组合而成,构件的截面受扭塑性抵抗矩,W,t,为各矩形分块的受扭塑性抵抗矩之和,即：,襄埠渔臼滨劫治屎落恢逊纺模政暗氏宣嘱交湃蹋玛土渔判漠菇窃培婉忻令07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.3 纯扭构件的承载力计算,7.3.1 纯扭构件的试验研究结果,按照配筋率的不同,纯扭构件的破坏形态可分为,适筋破坏,、,少筋破坏,、,超筋破坏,和,部分超筋破坏,。,适筋破坏,当,箍筋,和,纵筋,数量配置适当时，,在受压区混凝土被压坏前，,与临界斜裂面相交的钢筋都能达到,屈服,，,这种破坏具有一定的延性，与适筋梁的情况类似。,设计中应当使受扭构件设计成适筋构件。,少筋破坏,当配筋数量过少时，一旦开裂，,钢筋就会被拉断，,导致构 件立即破坏，为,脆性破坏特征,，与受弯构件少筋破坏类似。设计中应适当配置构造钢筋，防止出现少筋破坏。,哎顺咐题蓖胶制博搐瓮查菌坞曰慈偷脱填淑纷茅鲤启两矩词祝逊随燎廊芹07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.3 纯扭构件的承载力计算,7.3.1 纯扭构件的试验研究结果,按照配筋率的不同,纯扭构件的破坏形态可分为,适筋破坏,、,少筋破坏,、,超筋破坏,和,部分超筋破坏,。,超筋破坏,当箍筋和纵筋配置都过多时，在钢筋屈服前混凝土就先被压碎了，为受压脆性破坏，与受弯构件超筋破坏类似。,超筋破坏,又可细分为,部分超筋,和,完全超筋。,部分超筋是指,纵筋,或,箍筋,中的,一种,配置过多而没有屈服;而完全超筋是指,纵筋,和,箍筋,都没有屈服。,超筋破坏时钢筋没有被充分利用，是一种浪费，破坏时的延性也比较差，设计中应避免。,桂晓喷毡扼翼掀杀挡滦桃寡厩距赔攘擒鹏启鸽瓶置玛萎敝疼憎粹呛涩抗赏07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分组成，其受扭性能及其极限承载力不仅与配筋量有关，还与两部分钢筋的配筋强度比,有关。,用配筋强度比,来表示受扭箍筋和受扭纵筋两者之间的强度关系,受扭构件全部受扭纵筋的截面面积,受扭构件沿截面周边所配箍筋的单肢截面面积,受扭箍筋的间距,截面核心部分的周长,受扭纵筋的抗拉强度设计值,受扭纵筋的抗拉强度设计值,摈沦盔琶阻驹淌孰腮崎汤扑箩菩甘拜淘苇篮先扳砚岁躺俘潜只解尽点劲涤07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.3.2 矩形截面纯扭构件承载力的计算,基本公式,混凝土结构设计规范,规定纯扭构件的承载力按以下计算公式计算,扭矩设计值,配筋强度比,截面抗扭塑性抵抗矩,截面核心部分的面积,公式的适用范围,为避免配筋过多产生超筋脆性破坏,截面应满足下式要求：,混凝土强度影响系数,当混凝土强度不超过C50时取,c,=1,当混凝土强度等级为C80时取,c,=0.8,其间按线性内插法取用。,襄询艘坷懂停抿梧之级绎巳抚吻旦病沤扎照瓦雀办沤废固偷索他比舟忘抚07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,公式的适用范围,为避免配筋过多产生超筋脆性破坏,截面应满足下式要求：,混凝土强度影响系数,当混凝土强度不超过C50时取,c,=1,当混凝土强度等级为C80时取,c,=0.8,其间按线性内插法取用。,为防止少筋脆性破坏，纯扭构件的配筋率应满足下式要求：,受扭构件的受扭纵向受力钢筋的配筋率应满足下式要求：,盒腐诣裙综张企沧傻甥坐拎硼换龚谰讼躇期缓炙筛奏典弗冒揉眉苍取驴蚌07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.4 弯剪扭构件的承载力计算,7.4.1 在弯、扭作用下的承载力计算,纯扭构件在工程中几乎是没有的。工程中构件往往要同时承受轴力、弯矩、剪力和扭矩。对于钢筋混凝土弯扭构件，轴力对配筋的影响很小，可以忽略不计。为简化计算，设计中可分别计算在,弯扭,和,剪扭,共同作用下的配筋，然后再进行叠加。,在弯扭共同作用下，,扭矩,使沿截面周边所有纵筋都受拉，而弯矩只使弯曲受拉区的钢筋受拉，故在弯曲受拉区纵筋的拉应力是叠加的，,从而会降低抗弯承载力,。因此，,混凝土结构设计规范,建议采用叠加法计算。偏安全地将受弯所需的纵筋与纯扭所需的纵筋和箍筋分别计算后进行叠加。,虫贸猪颓哭荣畜吁一哆撅价腮孕拳攒柄屉选派炭绚绩蛋钮翁性谈礼洽远虾07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.4.2 在剪、扭作用下的承载力计算,在剪扭共同作用下，而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此,会降低抗剪承载力,。,混凝土结构设计规范,采用混凝土部分剪扭承载力相关、箍筋部分承载力叠加的方法。,根据试验结果分析，混凝土部分剪扭承载力的相关关系曲线可近似取为一1/4圆周并可用折线ABCD代替，如图7.5所示。,妄乞订瞅捂眨昂家戌终克邢雇钧姥奈耪季暮咨拄台柔汞钮腐憾蛹鼎赦太练07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,在剪扭共同作用下，为避免主压应力方向混凝土的抗力被重复利用，,用系数,t,来考虑,在剪扭双重作用下混凝土的承载力降低,；,剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,剪扭共同作用时混凝土的受剪承载力,剪扭共同作用时混凝土的受扭承载力,剪力单独作用时混凝土的受剪承载力,扭矩单独作用时混凝土的受剪承载力,近似取:,杆盟帧耙鸵窍玩釉沟聊幻辜盛堤山万镣爷冯芬扁梨善迫定孪帅震赋消以邮07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,对于一般构件，,T,co,=0.35,f,t,W,t,、,V,co,=0.7,f,t,bh,0,，将其代入式(7.13)有：,对于矩形截面一般剪扭构件，,混凝土结构设计规范,规定。在考虑了混凝土受扭承载力降低系数,t,后，其受扭和受剪承载力分别按以下两式进行计算：,窗颓夕缎悔附双胺贮褒掩嫡寓忌笛裳敝短磊屎臆止擅煮聋滚螺倚辈藐湾鹃07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,对于集中荷载作用为主的独立矩形剪扭构件，在考虑了混凝土受扭承载力系数,t,后，其受剪承载力按下式计算：,计算截面的剪跨比,为避免配筋过多产生超筋破坏，矩形剪扭构件的截面应满足下式要求：,当满足以下条件时，可不进行受剪扭承载力计算，仅按最小配筋率和构造要求确定配筋：,痕帅汐堡漳耙奖祟套渤欠刷办印坠熊铃懊哀摘笆狗墅拄译剪喉饥脏颤耿鞭07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算,7.4.3 在轴向力、扭矩作用下的承载力计算,轴向拉力和扭矩共同作用,试验研究表明，由于轴向压力能使混凝土较好地参与工作，同时又改善了混凝土的咬合作用和纵向钢筋的销栓作用，因而提高了构件的抗扭承载力，矩形截面压扭构件的承载力可表示为,轴向拉力和扭矩共同作用,由于轴向拉力使纵筋产生附加拉应力，纵筋的受扭作用受到削弱，从而抗扭承载力有所降低，矩形截面拉扭构件的承载力可表示为,泼弛房熊牲矾资兢瑶党左寇例晾胞摇镭式恿逃总购砂疤剑蹈茵瘦兹赋油揉07+钢筋混凝土受扭构