混凝土結(jié)構(gòu)——第6章彎矩、剪力和扭矩作用下構(gòu)件的扭曲截面承載力.ppt

混凝土結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,主講人:魏海,本課程的課程體系,第六章 彎矩、剪力和扭矩作用下構(gòu)件的扭曲截面承載力,本章參考文獻(xiàn),中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102002） 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GBJ500092001） 馬嶸.鋼筋混凝土短柱的受力性能及一般處理方法.嘉興高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)1995.1。 姜維山等.X形筋鋼筋混凝土短柱的抗震性能及抗震設(shè)計(jì).建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào).1994.1,第一節(jié) 概 述,第二節(jié) 純扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究,裂縫出現(xiàn)前的性能 裂縫出現(xiàn)后的性能 ,第三節(jié)純扭構(gòu)件的扭曲截面承載力,開裂扭矩 Tcr 扭曲截面受扭承載力的計(jì)算 按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102002）的配筋計(jì)算方法,第四節(jié)彎剪扭構(gòu)件的扭曲截面承載力,試驗(yàn)研究及破壞形態(tài) 按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102002）的配筋計(jì)算方法 ,復(fù)習(xí)思考題1,什么叫平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)？ 混凝土純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)有幾種？各有什么特點(diǎn)？在受扭計(jì)算中如何避免少筋破壞和超筋破壞？ 受扭構(gòu)件縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比含義是什么？起什么作用？有什么限制？ 混凝土彎剪扭構(gòu)件的破壞形態(tài)有幾種？各有什么特點(diǎn)？,復(fù)習(xí)思考題2,簡述混凝土純扭和彎剪扭構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算步驟。 為滿足受扭構(gòu)件受扭承載力計(jì)算和構(gòu)造規(guī)定要求，配置受扭縱筋及箍筋應(yīng)注意哪些問題？,計(jì)算題,本章完,請同學(xué)們認(rèn)真做好復(fù)習(xí)工作！,平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn),由荷載產(chǎn)生并可通過構(gòu)件的靜力平衡條件確定，而與受扭構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度無關(guān)，我們把這樣的扭轉(zhuǎn)稱為平衡扭轉(zhuǎn)。 在超靜定受扭構(gòu)件中，除了通過構(gòu)件的靜力平衡條件外，還須由相鄰構(gòu)件的變形協(xié)調(diào)條件才能確定的，我們把這樣的扭轉(zhuǎn)稱為協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)。 ,裂縫出現(xiàn)前的性能,裂縫出現(xiàn)前，混凝土純扭構(gòu)件的受力性能，基本上符合圣維南彈性扭轉(zhuǎn)理論。在扭矩較小時(shí)，其扭矩-扭轉(zhuǎn)角曲線為直線，扭轉(zhuǎn)剛度與按彈性理論的計(jì)算值十分接近，縱筋和箍筋的應(yīng)力都很小。當(dāng)扭矩稍大至接近開裂扭矩Tcr時(shí)，扭矩-扭轉(zhuǎn)角曲線偏離了原直線。 ,裂縫出現(xiàn)后的性能,裂縫出現(xiàn)時(shí)，部分混凝土退出工作，鋼筋應(yīng)力明顯增大，帶有裂縫的混凝土和鋼筋共同組成一個(gè)新的受力體系以抵抗扭矩，并獲得新的平衡。 試驗(yàn)研究表明，裂縫出現(xiàn)后，在帶有裂縫的混凝土和鋼筋共同組成新的受力體系中，混凝土受壓，受扭縱筋和箍筋均受拉。混凝土構(gòu)件截面的開裂扭矩比相應(yīng)的素混凝土構(gòu)件約高10%30%。,純扭破壞的類型,少筋受扭構(gòu)件 適筋受扭構(gòu)件 部分超筋受扭構(gòu)件 超筋受扭構(gòu)件 ,少筋受扭構(gòu)件,若縱筋和箍筋配置均過少，一旦裂縫出現(xiàn)，構(gòu)件立即發(fā)生破壞。此時(shí)，縱筋和箍筋不僅達(dá)到屈服強(qiáng)度而且可能進(jìn)入強(qiáng)化階段，其破壞特性類似于受彎構(gòu)件少筋梁，屬脆性破壞類型。設(shè)計(jì)應(yīng)予避免。此類受扭構(gòu)件稱為少筋受扭構(gòu)件。 ,適筋受扭構(gòu)件,對(duì)于縱筋和箍筋配置合理的混凝土構(gòu)件，在扭矩作用下，縱筋和箍筋先到達(dá)屈服強(qiáng)度，然后混凝土被壓碎而破壞。這種破壞與受彎構(gòu)件適筋梁類似，屬延性破壞。此類受扭構(gòu)件稱為適筋受扭構(gòu)件。 ,部分超筋受扭構(gòu)件,若縱筋和箍筋不匹配，破壞時(shí)具有一定的延性，但較適筋受扭構(gòu)件破壞時(shí)的截面延性小。此類受扭構(gòu)件稱為部分超筋受扭構(gòu)件。 ,超筋受扭構(gòu)件,若縱筋和箍筋配筋率都過高，致使縱筋和箍筋遲遲不屈服，但此時(shí)混凝土先行壓碎，這種破壞與受彎構(gòu)件超筋梁類似，屬脆性破壞類型。設(shè)計(jì)應(yīng)予避免。此類受扭構(gòu)件稱為超筋受扭構(gòu)件。 ,開裂扭矩 Tcr,開裂扭矩 Tcr,扭曲截面受扭承載力的計(jì)算,變角度空間桁架模型的基本假定 受扭構(gòu)件縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比 ,變角度空間桁架模型的基本假定,混凝土只承受壓力，具有螺旋形裂縫的混凝土外殼組成桁架的斜壓桿； 縱筋和箍筋只承受拉力，分別為桁架的弦桿和腹桿； 忽略核心混凝土的受扭作用及鋼筋的銷栓作用。 ,受扭構(gòu)件縱筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比,按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的配筋計(jì)算方法,hw/b6的矩形截面混凝土純扭構(gòu)件受扭承載力Tu計(jì)算公式 對(duì)于T形、形截面純扭構(gòu)件配筋計(jì)算 矩形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算設(shè)計(jì)步驟 例題 ,Tu計(jì)算公式,0.35、1.2系數(shù)，是在統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上，考慮了可靠指標(biāo)值的要求，由試驗(yàn)點(diǎn)偏下限得出的。 ,對(duì)于T形、形截面純扭構(gòu)件配筋計(jì)算,對(duì)于T形、形截面純扭構(gòu)件，可將其截面劃分為幾個(gè)矩形截面進(jìn)行配筋計(jì)算，矩形截面劃分的原則是首先滿足腹板截面的完整性，然后再劃分受壓翼緣和受拉翼緣的面積，如圖所示。 ,純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算設(shè)計(jì)步驟,檢查截面尺寸是否符合要求。應(yīng)滿足 驗(yàn)算是否需要計(jì)算配筋。當(dāng) 時(shí)，需要計(jì)算配置抗扭縱筋和抗扭箍筋；當(dāng) 時(shí)，按構(gòu)造配筋。 假定 值。應(yīng)滿足 的規(guī)定。 利用式 計(jì)算箍筋用量。 利用式 計(jì)算縱筋用量。 驗(yàn)算配筋率及構(gòu)造要求。應(yīng)滿足： ,例題,已知鋼筋混凝土矩形截面純扭構(gòu)件，其截面尺寸為bXh=200mmX350mm，承受扭矩T=8.6X106Nmm，混凝土采用C25，鋼筋采用HPB235級(jí)，試計(jì)算配筋。 ,試驗(yàn)研究及破壞形態(tài),試驗(yàn)研究：彎矩、剪力和扭矩共同作用下的混凝土構(gòu)件，其受力狀態(tài)是十分復(fù)雜的，構(gòu)件的破壞特征及其承載力與荷載條件和構(gòu)件的內(nèi)在因素有關(guān)。 破壞形態(tài)：彎型破壞、扭型破壞 、剪扭型破壞和剪切破壞形態(tài) 。 ,破壞形態(tài),試驗(yàn)表明，在配筋適當(dāng)?shù)臈l件下，若彎矩作用顯著即扭彎比較小時(shí)，裂縫首先在彎曲受拉底面出現(xiàn)，然后發(fā)展到兩側(cè)面。三個(gè)面上的螺旋形裂縫形成一個(gè)扭曲破壞面，而第四面即彎曲受壓頂面無裂縫。構(gòu)件破壞時(shí)與螺旋形裂縫相交的縱筋及箍筋均達(dá)受拉屈服強(qiáng)度，頂部混凝土受壓破壞。屬于彎型破壞。,破壞形態(tài),若扭矩作用顯著即扭彎比及扭剪比均較大、而構(gòu)件頂部縱筋少于底部縱筋時(shí)，可能形成受壓區(qū)在構(gòu)件底部的扭型破壞。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是，雖然由于彎矩作用使頂部縱筋受壓，但由于彎矩較小，從而其壓應(yīng)力亦較小。又由于頂部縱筋少于底部縱筋，故扭矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力就有可能抵消彎矩產(chǎn)生的壓應(yīng)力并使頂部縱筋先達(dá)屈服強(qiáng)度，最后促使構(gòu)件底部混凝土受壓破壞。屬于扭型破壞。,破壞形態(tài),若剪力和扭矩起控制作用，則裂縫首先在側(cè)面出現(xiàn)，然后向頂面和底面擴(kuò)展，這三個(gè)面上的螺旋形裂縫構(gòu)成扭曲破壞面，破壞時(shí)與螺旋形裂縫相交的縱筋及箍筋均達(dá)受拉屈服強(qiáng)度，而受壓區(qū)則靠近另一側(cè)面，形成剪扭型破壞。,破壞形態(tài),對(duì)于彎剪扭共同作用下的構(gòu)件，除了上述三種破壞形態(tài)外，試驗(yàn)表明，若剪力作用十分顯著而扭矩較小即扭剪比較小時(shí)，還會(huì)發(fā)生與剪壓破壞十分相近的剪切破壞形態(tài)。 ,試驗(yàn)研究及破壞形態(tài),試驗(yàn)研究：構(gòu)件的破壞特征及其承載力與荷載條件和構(gòu)件的內(nèi)在因素有關(guān)。 破壞形態(tài)：彎型破壞、扭型破壞、剪扭型破壞、剪切破壞形態(tài)。 ,按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的配筋計(jì)算方法,對(duì)于剪力和扭矩共同作用下的矩形、T形和形截面一般剪扭構(gòu)件 對(duì)于剪力和扭矩共同作用下的以集中荷載作用為主的矩形、T形和形截面剪扭構(gòu)件 基本計(jì)算公式的有關(guān)說明 彎扭構(gòu)件截面的配筋計(jì)算 矩形、T形和形截面彎剪扭構(gòu)件配筋計(jì)算一般原則 混凝土彎剪扭構(gòu)件的承載力計(jì)算設(shè)計(jì)步驟 ,一般剪扭構(gòu)件,以集中荷載作用為主的剪扭構(gòu)件,彎扭構(gòu)件截面的配筋計(jì)算,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB500102002）采用按純彎矩和純扭矩計(jì)算所需的縱筋和箍筋，然后將相應(yīng)的鋼筋截面面積疊加的計(jì)算方法。因此，彎扭構(gòu)件的縱筋用量為