第六章：鋼筋混凝土受扭構件承載力計算

1、混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助第六章第六章 鋼筋混凝土受扭構件承載力計算鋼筋混凝土受扭構件承載力計算混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助本章重點本章重點 受扭構件的分類和受扭構件開裂、破壞受扭構件的分類和受扭構件開裂、破壞機理機理 ； 受扭構件的設計計算方法受扭構件的設計計算方法 ； 鋼筋混凝土受扭構件的構造要求。鋼筋混凝土受扭構件的構造要求。 混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助特點：特點：彎、剪、彎、剪、扭

2、構件扭構件 。 6.1 概概 述述6.1.1 土木工程中常見的受扭構件土木工程中常見的受扭構件混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6.1.2 平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)平衡扭轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)1. 平衡扭轉(zhuǎn)平衡扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由荷載引起，內(nèi)扭矩為平衡外扭矩所必需。扭轉(zhuǎn)由荷載引起，內(nèi)扭矩為平衡外扭矩所必需。如上述各梁。如上述各梁。2. 協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或附加扭轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或附加扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)由變形引起，并由變形連續(xù)條件所決定。如扭轉(zhuǎn)由變形引起，并由變形連續(xù)條件所決定。如與次梁相連的邊框主梁。與次梁相連的邊框主梁。本章主要討論平衡扭轉(zhuǎn)計算。本章主要討論平衡扭轉(zhuǎn)計算。協(xié)調(diào)扭

3、轉(zhuǎn)可用構造鋼筋或內(nèi)力重分布方法處理。協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)可用構造鋼筋或內(nèi)力重分布方法處理?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6.1.3 抗扭鋼筋的形式抗扭鋼筋的形式抗彎抗彎 受拉區(qū)縱筋受拉區(qū)縱筋抗剪抗剪 箍筋或箍筋箍筋或箍筋+ +彎筋彎筋抗扭抗扭 箍筋箍筋+ +沿截面周邊沿截面周邊 均勻布置的縱筋，均勻布置的縱筋， 箍筋與縱筋的比例箍筋與縱筋的比例 要適當。要適當?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6.1.4 抗扭鋼筋配筋率對受扭構件受力性能抗扭鋼筋配筋率對受扭構件受力性能的影響的影

4、響1素混凝土純扭構件的破壞特點素混凝土純扭構件的破壞特點 首先，構件在側(cè)面長邊中部出現(xiàn)斜裂縫；隨即，斜裂縫的兩端同時沿45度角方向延伸，并轉(zhuǎn)向短邊側(cè)面。3個側(cè)面裂縫貫通后，沿第4個側(cè)面（長邊）混凝土被壓碎，形成三面開裂一面受壓的空間扭曲破壞面。構件的極限扭矩與開裂扭矩幾乎相等。從開裂到破壞的時間極短，僅1/5秒?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助2鋼筋混凝土純扭構件的破壞特點鋼筋混凝土純扭構件的破壞特點(1) 少筋破壞產(chǎn)生條件：箍筋和縱筋或者其中之一配置過少破壞特點：破壞特征與素混凝土構件相近，因而抗扭承載力與素混凝土構件相近，破壞

5、扭矩基本上與開裂扭矩相等。破壞是脆性的，沒有任何預兆，在工程中應予以避免。(2) 適筋破壞產(chǎn)生條件：構件中的箍筋和縱筋配置適當破壞特點：破壞前構件上陸續(xù)出現(xiàn)多條與桿件軸線呈角度的螺旋裂縫，與其中一條裂縫相交的箍筋和縱筋達到屈服，該條裂縫不斷加寬，直到最后形成三面開裂一邊受壓的空間扭曲破壞面。整個破壞過程具有一定的延性和較明顯的預兆。因此，受扭構件盡可能設計成這種具有適筋破壞特征的構件?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助(3) 部分超配筋產(chǎn)生條件：構件中配置的箍筋或縱筋的數(shù)量過多破壞特點：構件破壞前，只有數(shù)量相對較少的那部分鋼筋受拉屈

6、服，而另一部分鋼筋直到受壓邊混凝土被壓碎時仍未屈服。 由于構件破壞時有部分鋼筋屈服，破壞特征并非完全脆性，故可在工程中采用。(4) 完全超配筋產(chǎn)生條件：箍筋和縱筋都配置過多破壞特點：兩者都還未能達到屈服前，構件上出現(xiàn)很多間距較密的螺旋形裂縫，構件裂縫間混凝土被局部壓碎而導致突然破壞。 破壞具有明顯的脆性，而且抗扭鋼筋未充分利用。工程中應避免?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6.1.5 受扭構件分類受扭構件分類純扭純扭剪扭剪扭 土土木工程中少見木工程中少見 彎扭彎扭彎剪扭：土木工程中常見彎剪扭：土木工程中常見 混凝土結(jié)構基本原理混凝

7、土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6.2.1 純扭構件承載力計算純扭構件承載力計算6.2建筑工程中受扭構件承載力計算建筑工程中受扭構件承載力計算1. 理想彈塑性材料純扭構件理想彈塑性材料純扭構件混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助塑性狀態(tài)下能抵抗的扭矩為：塑性狀態(tài)下能抵抗的扭矩為：61ttUWfT 式中：式中： Wt 截面抗扭塑性抵抗矩截面抗扭塑性抵抗矩;對于矩形截面對于矩形截面 h為截面長邊邊長為截面長邊邊長;b為截面短邊邊長。為截面短邊邊長。2. 素砼純扭構件素砼純扭構件 bhbW 362t

8、62tt7 . 0WfT 63混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助式中：式中： s 箍筋間距箍筋間距; Ast1 抗扭箍筋單肢截面面積抗扭箍筋單肢截面面積; Acor 截面核心部分面積截面核心部分面積, Acor = bcor hcor; z 抗扭縱筋與抗扭箍筋的配筋強度比值抗扭縱筋與抗扭箍筋的配筋強度比值;3. 鋼筋砼純扭構件鋼筋砼純扭構件sAAfWfTcor1styvtt2 . 135. 0z64cor1styvstyuAfsAfl z z65混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫

9、幫 助助式中：式中： Ast1 全部抗扭縱筋截面面積全部抗扭縱筋截面面積; ucor 截面核心部分周長截面核心部分周長, ucor = 2(bcor + hcor)。7 . 16 . 0z66為了保證抗扭縱筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：為了保證抗扭縱筋和抗扭箍筋都能充分被利用，要求：設計時，可先按式（設計時，可先按式（6-6）假定一個）假定一個z值，然后由式值，然后由式（6-4）求）求Ast1 ，再由式（，再由式（6-5）求）求Astl ?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助問題：問題：1.計算公式中的強度為什么不用混凝土的抗剪強

10、度而用混凝土的抗拉強度？2為什么用箍筋和縱向鋼筋抗扭？3為什么縱筋要沿截面周邊均勻布置？4為什么抗扭箍筋和抗扭縱筋的比例要適當，即為什么會出現(xiàn)部分超配筋的情況？混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助剪力的存在會降低剪力的存在會降低截面的抗扭能力；截面的抗扭能力；扭矩的存在會降低扭矩的存在會降低截面的抗剪能力截面的抗剪能力。6.2.2 剪扭構件承載力計算剪扭構件承載力計算1. 剪扭相關性剪扭相關性（ttco0tco35. 0,7 . 0WfTbhfV） 混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章

11、幫幫 助助 規(guī)范經(jīng)簡化后的結(jié)果為規(guī)范經(jīng)簡化后的結(jié)果為 ：（1）當）當Tc/Tco 0.5時，即時，即T 0.175ftWt時，可忽略扭時，可忽略扭 矩影響，按純剪構件設計；矩影響，按純剪構件設計；（2）當）當Vc/Vco 0.5時，即時，即V 0.35ftbh0時，可忽略剪時，可忽略剪 力影響，按純扭構件設計；力影響，按純扭構件設計；（3）當）當T0.175ftWt和和V 0.35ftbh0時，要考慮剪扭的相時，要考慮剪扭的相 關性。關性。2. 考慮剪扭相關性的計算考慮剪扭相關性的計算sv1t0tyv0v0.7(1.5)nAVf bhfhs67tcor1styvttt2 . 135. 0sAA

12、fWfTz z 68混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助式中：式中： t 剪扭構件中砼受扭承載力降低系數(shù)剪扭構件中砼受扭承載力降低系數(shù)，0tt5 . 015 . 1TbhVW 69當當 t 1.0時，取時，取t1.0。特點：特點：（1）規(guī)范變?nèi)€段剪扭相關為部分線段相關；）規(guī)范變?nèi)€段剪扭相關為部分線段相關； （2）承載力降低在砼的抗剪和抗扭上。）承載力降低在砼的抗剪和抗扭上?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助若為集中荷載作用下的獨立梁，式（若為集中荷載作用下的獨立梁，式（

13、6-7）應改為）應改為式中，式中， 0tt12 . 015 . 1TbhVW 6110v1vsyv0tt)5 . 1 (175. 1hsnAfbhfV 610混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助3. 彎扭構件承載力計算彎扭構件承載力計算分別按純彎和純扭構件計算和配筋，然后將鋼筋面分別按純彎和純扭構件計算和配筋，然后將鋼筋面積積疊加。疊加。混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助4. 彎剪扭構件承載力計算彎剪扭構件承載力計算彎矩彎矩 按純彎構件計算；按純彎構件計算；剪力剪力 按剪扭

14、構件計算按剪扭構件計算扭矩扭矩 驗算是否要考慮剪扭相關性。驗算是否要考慮剪扭相關性。分別計算，然后將鋼筋面積疊加。分別計算，然后將鋼筋面積疊加。 混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助5. T形和形和I形截面彎剪扭構件形截面彎剪扭構件彎矩按純彎計算；彎矩按純彎計算；剪力由腹板單獨承擔；剪力由腹板單獨承擔；扭矩由腹板和翼緣共同承受。扭矩由腹板和翼緣共同承受。 計算原則計算原則混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助 扭矩分配扭矩分配腹板腹板TWWTttww 612受壓翼緣受壓翼緣TW

15、WTttff 613受拉翼緣受拉翼緣TWWTttff 614混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助式中，式中，截面各部分受力：截面各部分受力：翼緣翼緣 彎扭；彎扭； 腹板腹板 剪扭；剪扭；全截面全截面彎剪扭分別配筋再疊加。彎剪扭分別配筋再疊加。)3(62twbhbW 615)(2f2ftfbbhW )(2f2ftfbbhW616617tftftwtWWWW 618混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助6. 箱形截面箱形截面 純扭純扭sAAfWfTcor1styvtth2 . 13

16、5. 0z z 619hwh5 . 2bt 620)2(36)2()3(6whw2whhh2httbhtbbhbW 621混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助式中：式中： h 箱形截面壁厚系數(shù)箱形截面壁厚系數(shù)， 當當h1.0 時，取時，取h=1.0 ; tW 箱形截面壁厚箱形截面壁厚, 其值不應小于其值不應小于bh/7。z 值仍按公式（值仍按公式（6-9）計算）計算 ，且應，且應0.6z 1.7符合的符合的要求要求 ，當z1.7 時，取z1.7 。 剪扭構件剪扭構件一般剪扭構件一般剪扭構件svtt0yv0(1.5)0.7AVf bhf

17、hssAAfWfTcor1styvttth2 . 135. 0z622623混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助集中力作用下的獨立剪扭構件集中力作用下的獨立剪扭構件svtt0yv01.75(1.5)1AVf bhfhs624sAAfWfTcor1styvttth2 . 135. 0z625 彎剪扭構件彎剪扭構件 像矩形、像矩形、T形和形和I形截面一樣，彎矩按純彎構件計形截面一樣，彎矩按純彎構件計 算剪力和扭矩按剪扭構件計算。算剪力和扭矩按剪扭構件計算?；炷两Y(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章

18、章幫幫 助助8. 受扭構件公式使用條件及構造要求受扭構件公式使用條件及構造要求 為了防止超筋為了防止超筋,要求截面尺寸滿足要求截面尺寸滿足0svyv0tt07. 0175. 15 . 1hsAfNbhfV626627sAAfWANfTcorst1yvttt2 . 107. 035. 0z z cct025. 08 . 0fWTbhV 628當當hw/b4時時,cct020. 08 . 0fWTbhV 629當當hw/b6時時,7. 壓彎剪扭構件壓彎剪扭構件混凝土結(jié)構基本原理混凝土結(jié)構基本原理第六章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章下一下一章章幫幫 助助 為了防止少筋為了防止少筋,要求要求630yvtminsv,sv/28. 0ff 受剪及受扭箍筋受剪及受扭箍筋631 受扭縱筋受扭縱筋VbTffllytmi