混凝土結構——第6章彎矩、剪力和扭矩作用下構件的扭曲截面承載力.ppt

混凝土結構 混凝土結構設計原理,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件的扭曲截面承載力,本章參考文獻,中華人民共和國國家標準，混凝土結構設計規(guī)范（GB500102002） 中華人民共和國國家標準，建筑結構荷載規(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校學報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計.建筑結構學報.1994.1,第一節(jié) 概 述,第二節(jié) 純扭構件的試驗研究,裂縫出現前的性能 裂縫出現后的性能 ,第三節(jié)純扭構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算 按混凝土結構設計規(guī)范（GB500102002）的配筋計算方法,第四節(jié)彎剪扭構件的扭曲截面承載力,試驗研究及破壞形態(tài) 按混凝土結構設計規(guī)范（GB500102002）的配筋計算方法 ,復習思考題1,什么叫平衡扭轉和協(xié)調扭轉？ 混凝土純扭構件的破壞形態(tài)有幾種？各有什么特點？在受扭計算中如何避免少筋破壞和超筋破壞？ 受扭構件縱筋與箍筋的配筋強度比含義是什么？起什么作用？有什么限制？ 混凝土彎剪扭構件的破壞形態(tài)有幾種？各有什么特點？,復習思考題2,簡述混凝土純扭和彎剪扭構件的承載力設計計算步驟。 為滿足受扭構件受扭承載力計算和構造規(guī)定要求，配置受扭縱筋及箍筋應注意哪些問題？,計算題,本章完,請同學們認真做好復習工作！,平衡扭轉與協(xié)調扭轉,由荷載產生并可通過構件的靜力平衡條件確定，而與受扭構件的扭轉剛度無關，我們把這樣的扭轉稱為平衡扭轉。 在超靜定受扭構件中，除了通過構件的靜力平衡條件外，還須由相鄰構件的變形協(xié)調條件才能確定的，我們把這樣的扭轉稱為協(xié)調扭轉。 ,裂縫出現前的性能,裂縫出現前，混凝土純扭構件的受力性能，基本上符合圣維南彈性扭轉理論。在扭矩較小時，其扭矩-扭轉角曲線為直線，扭轉剛度與按彈性理論的計算值十分接近，縱筋和箍筋的應力都很小。當扭矩稍大至接近開裂扭矩Tcr時，扭矩-扭轉角曲線偏離了原直線。 ,裂縫出現后的性能,裂縫出現時，部分混凝土退出工作，鋼筋應力明顯增大，帶有裂縫的混凝土和鋼筋共同組成一個新的受力體系以抵抗扭矩，并獲得新的平衡。 試驗研究表明，裂縫出現后，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?；炷翗嫾孛娴拈_裂扭矩比相應的素混凝土構件約高10%30%。,純扭破壞的類型,少筋受扭構件 適筋受扭構件 部分超筋受扭構件 超筋受扭構件 ,少筋受扭構件,若縱筋和箍筋配置均過少，一旦裂縫出現，構件立即發(fā)生破壞。此時，縱筋和箍筋不僅達到屈服強度而且可能進入強化階段，其破壞特性類似于受彎構件少筋梁，屬脆性破壞類型。設計應予避免。此類受扭構件稱為少筋受扭構件。 ,適筋受扭構件,對于縱筋和箍筋配置合理的混凝土構件，在扭矩作用下，縱筋和箍筋先到達屈服強度，然后混凝土被壓碎而破壞。這種破壞與受彎構件適筋梁類似，屬延性破壞。此類受扭構件稱為適筋受扭構件。 ,部分超筋受扭構件,若縱筋和箍筋不匹配，破壞時具有一定的延性，但較適筋受扭構件破壞時的截面延性小。此類受扭構件稱為部分超筋受扭構件。 ,超筋受扭構件,若縱筋和箍筋配筋率都過高，致使縱筋和箍筋遲遲不屈服，但此時混凝土先行壓碎，這種破壞與受彎構件超筋梁類似，屬脆性破壞類型。設計應予避免。此類受扭構件稱為超筋受扭構件。 ,開裂扭矩 Tcr,開裂扭矩 Tcr,扭曲截面受扭承載力的計算,變角度空間桁架模型的基本假定 受扭構件縱筋與箍筋的配筋強度比 ,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。 ,受扭構件縱筋與箍筋的配筋強度比,按混凝土結構設計規(guī)范的配筋計算方法,hw/b6的矩形截面混凝土純扭構件受扭承載力Tu計算公式 對于T形、形截面純扭構件配筋計算 矩形截面鋼筋混凝土純扭構件的承載力計算設計步驟 例題 ,Tu計算公式,0.35、1.2系數，是在統(tǒng)計試驗資料的基礎上，考慮了可靠指標值的要求，由試驗點偏下限得出的。 ,對于T形、形截面純扭構件配筋計算,對于T形、形截面純扭構件，可將其截面劃分為幾個矩形截面進行配筋計算，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。 ,純扭構件的承載力計算設計步驟,檢查截面尺寸是否符合要求。應滿足 驗算是否需要計算配筋。當 時，需要計算配置抗扭縱筋和抗扭箍筋；當 時，按構造配筋。 假定 值。應滿足 的規(guī)定。 利用式 計算箍筋用量。 利用式 計算縱筋用量。 驗算配筋率及構造要求。應滿足： ,例題,已知鋼筋混凝土矩形截面純扭構件，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，試計算配筋。 ,試驗研究及破壞形態(tài),試驗研究：彎矩、剪力和扭矩共同作用下的混凝土構件，其受力狀態(tài)是十分復雜的，構件的破壞特征及其承載力與荷載條件和構件的內在因素有關。 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),試驗表明，在配筋適當的條件下，若彎矩作用顯著即扭彎比較小時，裂縫首先在彎曲受拉底面出現，然后發(fā)展到兩側面。三個面上的螺旋形裂縫形成一個扭曲破壞面，而第四面即彎曲受壓頂面無裂縫。構件破壞時與螺旋形裂縫相交的縱筋及箍筋均達受拉屈服強度，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、而構件頂部縱筋少于底部縱筋時，可能形成受壓區(qū)在構件底部的扭型破壞。這種現象出現的原因是，雖然由于彎矩作用使頂部縱筋受壓，但由于彎矩較小，從而其壓應力亦較小。又由于頂部縱筋少于底部縱筋，故扭矩產生的拉應力就有可能抵消彎矩產生的壓應力并使頂部縱筋先達屈服強度，最后促使構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，則裂縫首先在側面出現，然后向頂面和底面擴展，這三個面上的螺旋形裂縫構成扭曲破壞面，破壞時與螺旋形裂縫相交的縱筋及箍筋均達受拉屈服強度，而受壓區(qū)則靠近另一側面，形成剪扭型破壞。,破壞形態(tài),對于彎剪扭共同作用下的構件，除了上述三種破壞形態(tài)外，試驗表明，若剪力作用十分顯著而扭矩較小即扭剪比較小時，還會發(fā)生與剪壓破壞十分相近的剪切破壞形態(tài)。 ,試驗研究及破壞形態(tài),試驗研究：構件的破壞特征及其承載力與荷載條件和構件的內在因素有關。 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)。 ,按混凝土結構設計規(guī)范的配筋計算方法,對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件 對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形和形截面剪扭構件 基本計算公式的有關說明 彎扭構件截面的配筋計算 矩形、T形和形截面彎剪扭構件配筋計算一般原則 混凝土彎剪扭構件的承載力計算設計步驟 ,一般剪扭構件,以集中荷載作用為主的剪扭構件,彎扭構件截面的配筋計算,混凝土結構設計規(guī)范（GB500102002）采用按純彎矩和純扭矩計算所需的縱筋和箍筋，然后將相應的鋼筋截面面積疊加的計算方法。因此，彎扭構件的縱筋用量為