混凝土結構課件第七章受扭構件的截面承載

第七章受扭構件的截面承載力計

第一節概述在鋼筋混凝土結構中,處于純扭矩作用的情況是極少的,絕大多數都是處于彎、剪、紐共同作用的復合受力狀態。第二節矩形截面純扭構件承載力計算一、素混凝土純扭構件的受力性能：（一）彈性分析方法

由材料力學可知，矩形截面均質彈性材料桿件在扭矩作用下，截面中各點均產生剪應力τ，剪應力分布規律見下圖所示。最大剪應力發生在截面長邊的中點，與該點剪應力作用相對應的主拉應力和主壓應力，其大小為按彈性理論中的扭矩T與剪應力的數量關系，可推導出素混凝土純扭構件的抗扭承載力計算式。然而用公式計算的承載力比試驗結果低，由此看出，按彈性理論計算低估了混凝土的抗扭作用。（二）塑性分析方法

用彈性方法計算的承載力低是由于沒考慮混凝土的塑性性質。假設混凝土開裂前具有理想的塑性性能，則可用塑性分析方法計算構件的抗扭承載力。

對于理想塑性材料的構件,只有當截面上各點的剪應力均達到材料強度的極限時,構件才喪失承載力而破壞。

根據試驗，混凝土構件的開裂扭矩值接近理想彈塑性材料構件的極限扭矩。于是根據圖7-4得：式中:則素混凝土純扭構件的抗扭承載力可表達為:二、鋼筋混凝土純扭構件的受力性能：(一)受扭鋼筋的形式：(二)抗扭鋼筋配筋率對受扭構件受力性能的影響：

根據國內外相當數量的鋼筋混凝土純扭構件的試驗結果,可將純扭構件的破壞特征規納為以下四類:

(2)“適筋構件”的破壞:當構件中的箍筋和縱筋配置適當時，破壞前構件上陸續出現多條與構件軸線呈α角的螺旋裂縫，隨著與其中一條裂縫相交的箍筋達到屈服，該裂縫不斷加寬，直到最后形成三面開裂一邊受壓的空間扭曲破壞面，進而受壓混凝土被壓壞，整個破壞過程具有一定的延性和較明顯的預兆。受扭構件應盡可能設計成此種構件。(3)“部分超筋構件”的破壞:當構件中配置的箍筋或縱筋數量過多時，在構件破壞前只有較少的鋼筋受拉屈服，而另一部分鋼筋直到混凝土壓碎還未屈服，故稱之為部分超筋情況。(1)“少筋構件”的破壞:當箍筋和縱筋或者其中之一配置過少時,配筋構件的抗扭承載力與素混凝土構件沒有實質性的差別,其破壞扭矩≈開裂扭矩,破壞是脆性的,在工程中應予避免。(4)“完全超筋構件”的破壞:當箍筋和縱筋都配置過多時,在兩者都還未能達到曲服之前,構件因前述空間桁架機構中混凝土斜壓桿被局部壓碎而導致突然破壞.破壞屬脆性破壞,設計要避免。

試驗研究表明，為了使箍筋和縱筋都能有效地發揮抗扭作用，應當將兩種鋼筋的用量比控制在合理的范圍內。《規范》采用縱筋與箍筋的配筋強度比?進行控制：式中：

試驗研究表明，當?=1.2左右時,縱筋與箍筋的用量為最佳比例情況,即在構件破壞之前,這兩種鋼筋將基本上同時達到其抗拉屈服強度。當?在0.5~2.0范圍內時,縱筋和箍筋一般都能較好地發揮起抗扭作用。但為了慎重起見，《規范》規定?應滿足以下條件：三、矩形截面鋼筋混凝土純扭構件承載力計算：

由試驗研究成果和理論分析得出純扭構件承載力計算公式：式中：由于剪力的存在，抗扭承載力降低由于扭矩的存在，抗剪承載力降低Vc/Vc0Tc/Tc0ABCGD1.51.00.500.51.01.5t1.5–t第三節矩形截面剪扭構件承載力計算(一)剪扭相關性：從圖中看出，無腹筋構件的剪、扭相關性符合1/4圓規律。有腹筋梁，認為混凝土部分提供的抗扭、抗剪承載力之間也符合1/4圓相關性。在鋼筋抗剪、抗扭部分不作調整–––“部分相關”–––“部分不相關”用三折線代替1/4圓弧線，相關系數t

當Tc

0.5Tco即Tc0.175ftwt

當Vc

0.5Vco

即Vc0.35ftbh0忽略扭矩的影響，按抗剪公式計算；由抗剪確定箍筋數量忽略剪力的影響，抗純扭公式計算；由抗扭確定箍筋數量。

當0.5<Tc/Tco

1.0

或0.5<Vc/Vco

1.0時，要考慮剪扭相關性引入：1.按抗剪承載力計算需要的抗剪箍筋抗剪承載力按下式計算：對集中荷載作用下的構件：2.按抗扭承載力計算需要的抗扭箍筋構件的抗扭承載力按下式計算：3.按疊加原則計算抗剪扭總的箍筋用量第四節矩形截面彎扭和彎剪扭構件承載力計算1.矩形截面彎扭構件承載力計算：

彎扭承載力的相關性問題涉及的因素很多，其較準確的表達式相當復雜，不便于實用計算。因此，《規范》對彎扭構件采用簡便實用的“疊加法”進行設計，即對構件截面先分別按抗彎和抗扭進行計算，然而將所需的縱向鋼筋數量按以下計算。2.矩形截面彎剪扭構件承載力計算：（1）在彎矩的作用下，可以按照第三章的有關方法計算。（2）在剪力和扭矩的共同作用下，可按照上一節矩形截面剪扭構件承載力計算方法進行計算。第五節T形和Ι形截面彎剪扭構件承載力計算

T形和Ι形截面彎剪扭構件承載力計算的原則是:1.不考慮彎矩與剪力、扭矩的相關性,構件在彎矩的作用下,按第三章有關方法計算。2.剪力全部由腹板承受。3.扭矩由腹板、受拉翼緣和受壓翼緣共同承受，各部分的扭矩設計值按下列各式計算：第六節構造要求1.截面尺寸限制條件防止完全超筋破