鋼筋混凝土受扭構(gòu)件課件

1、0 緒論1 建筑結(jié)構(gòu)計算基本原則2 建筑結(jié)構(gòu)材料3 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件4 鋼筋混凝土縱向受力構(gòu)件5 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件6 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件7 鋼筋混凝土樓屋蓋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)Reinforced Concrete Structure第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件凡是構(gòu)件截面中有扭矩作用的，都稱為受扭構(gòu)件。 例如：鋼筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、現(xiàn)澆框架邊梁、吊車梁、螺旋樓梯等。根據(jù)截面所受內(nèi)力的不同，分為：純扭、剪扭、彎扭、彎剪扭等多種受力情況。 T V+T M+T M+V+T1、素混凝土純扭構(gòu)件 (T)2、鋼筋混凝土純扭構(gòu)件 (T)3、鋼筋混凝土彎、剪、扭構(gòu)件 (M+V

2、+T)第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)分為：平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn) 平衡扭轉(zhuǎn)構(gòu)件中的扭矩由荷載直接引起，其值可由平衡條件直接求出 構(gòu)件中的扭矩可以直接由荷載靜力平衡求出 受扭構(gòu)件必須提供足夠的抗扭承載力，否則不能與作用扭矩相平衡而引起破壞。第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件受扭構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)分為：平衡扭轉(zhuǎn)和協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn) 約束扭轉(zhuǎn)在超靜定結(jié)構(gòu)，扭矩是由相鄰構(gòu)件的變形受到約束而產(chǎn)生的，扭矩大小與受扭構(gòu)件的抗扭剛度有關(guān)超靜定結(jié)構(gòu)中由于變形的協(xié)調(diào)使截面產(chǎn)生扭轉(zhuǎn) 第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件1.素混凝土純扭構(gòu)件裂縫與軸線成45角。素混

3、凝土既非完全彈性，又非理想塑性，是介于兩者之間的彈塑性材料，因而受扭極限應(yīng)力分布介于兩種情況之間。 Tcr=0.7ftWt ft混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；Wt受扭構(gòu)件的截面抗扭塑性抵抗矩。 矩形截面Wt=b2(3h - b) / 6。素混凝土構(gòu)件的受扭承載力=開裂扭矩第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件2、鋼筋混凝土純扭構(gòu)件 扭矩在勻質(zhì)彈性材料構(gòu)件中引起的主拉應(yīng)力方向與構(gòu)件軸線成45。 最合理的配筋方式 為45螺旋形配筋 ，但不便于施工。在實(shí)際工程中，采用構(gòu)件表面設(shè)置的橫向箍筋和構(gòu)件周邊均勻?qū)ΨQ設(shè)置縱向鋼筋，共同形成抗扭鋼筋骨架。 第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受

4、扭構(gòu)件3、鋼筋混凝土純扭構(gòu)件破壞形式當(dāng)受扭箍筋和縱筋配置過少時，構(gòu)件的受扭承載力與素混凝土沒有實(shí)質(zhì)差別，破壞過程迅速而突然，類似于受彎構(gòu)件的少筋破壞，稱為少筋受扭構(gòu)件。 如果箍筋和縱筋配置過多，箍筋和縱筋均未達(dá)到屈服強(qiáng)度，構(gòu)件即由于斜裂縫間混凝土被壓碎而破壞，這種破壞與受彎構(gòu)件的超筋梁類似，稱為完全超筋受扭構(gòu)件。 為了防止這種少筋破壞，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，受扭箍筋和縱向受扭鋼筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并應(yīng)符合受扭鋼筋的構(gòu)造要求。 為了避免此種破壞，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對構(gòu)件的截面尺寸作了限制，間接限定抗扭鋼筋最大用量。 第一節(jié) 受力特點(diǎn)與配筋構(gòu)造 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件3、鋼筋

5、混凝土純扭構(gòu)件破壞形式當(dāng)箍筋和縱筋中有一種含量太多時，構(gòu)件破壞時，箍筋、縱筋中只有一種屈服，稱為部分超筋受扭構(gòu)件。 為了防止這種少筋破壞，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，受扭縱筋和箍筋的配筋強(qiáng)度比應(yīng)符合要求第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件1、承載力計算公式 上式可認(rèn)為由兩部分組成：（1）混凝土的受扭承載力Tc（2）受扭縱筋和箍筋的受扭承載力Ts式中：Acor截面核心部分的面積，Acor=bcorhcor第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件2、矩形截面受扭構(gòu)件承載力計算適用條件：矩形截面或箱形截面-設(shè)計步驟第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章

6、 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件矩形截面或箱形截面-構(gòu)造要求Ast/3Ast/3Ast/313510d縱筋沿截面均勻布置，否則亦可能出現(xiàn)局部超筋，對設(shè)計題可能會出現(xiàn)不安全的結(jié)果箍筋帶135的彎鉤，當(dāng)采用復(fù)合箍時，位于內(nèi)部的箍筋不應(yīng)計入受扭箍筋的面積第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件T形截面或I形截面-設(shè)計步驟將截面分成若干個矩形第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件T形截面或I形截面-配筋構(gòu)造第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件矩形截面或箱形截面按縱筋均勻布置的原則，確定抗扭縱筋的截面積不滿足其中的一項(xiàng)Ast/3Ast/3Ast

7、/3htwbhtwbwhwtwtw第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第二節(jié) 矩形截面純扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件練習(xí)題: 5.1 鋼筋混凝土矩形截面純扭構(gòu)件的截面尺寸bh=150mm300mmm，承受扭矩設(shè)計值T=4.6kN.m，縱向鋼筋混凝土保護(hù)層厚度c=25mm?；炷翉?qiáng)度等級為C30，縱向鋼筋和箍筋均采用HPB235級鋼筋，試設(shè)計該截面。VMTV不起控制作用，且T/M較小，配筋適量時斜裂縫首先在彎曲受拉的底部開裂，再發(fā)展破壞時，底部受拉縱筋已屈服 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算1、破壞類型VMTV不起控制作用，

8、T/M較大，且AsAs時由M引起的As的壓力不足以抵消T引起的As中的拉力由于AsAs， As 先受拉屈服，之后構(gòu)件破壞 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算1、破壞類型VMTM不起控制作用V、T的共同工作使得一側(cè)混凝土剪應(yīng)力增大，一側(cè)混凝土應(yīng)力減小剪應(yīng)力大的一側(cè)先受拉開裂，最后破壞， T很小時，僅發(fā)生剪切破壞 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算1、破壞類型V引起的剪應(yīng)力T引起的剪應(yīng)力只考慮Vc、Tc的相關(guān)性，不考慮Vs、Ts的相關(guān)性得出公式后再用試驗(yàn)驗(yàn)證 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算2、矩形截面剪扭構(gòu)件承

9、載力計算扭剪構(gòu)件混凝土對抗扭承載力的貢獻(xiàn)V引起的剪應(yīng)力T引起的剪應(yīng)力純扭構(gòu)件混凝土對抗扭承載力的貢獻(xiàn)扭剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻(xiàn)純剪構(gòu)件混凝土對抗剪承載力的貢獻(xiàn)2、矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算t1.51.00.50.51.01.5扭剪構(gòu)件受扭承載力降低系數(shù) 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算2、矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算t1.51.00.50.51.01.5扭矩對抗剪承載力無影響剪力對抗扭承載力無影響 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算2、矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算第三節(jié)

10、矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件2、矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算剪力的存在會使混凝土構(gòu)件的受扭承載力降低，降低系數(shù)為t，同時，扭矩的存在也會使混凝土的受剪承載力降低，降低系數(shù)為（1.5-t）純扭構(gòu)件受扭承載力公式：彎剪構(gòu)件受剪承載力公式：式中：剪扭構(gòu)件受扭承載力公式：剪扭構(gòu)件受剪承載力公式：第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件2、矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算式中：集中荷載為主的剪扭構(gòu)件受剪承載力公式：其他和上一節(jié)相同VMTh0bhAsAsr=1r=2r=3彎扭構(gòu)件的抗扭承載力純扭構(gòu)件的抗扭承載力彎扭構(gòu)件的抗彎承載力純彎構(gòu)件的抗彎承載力As受拉屈服

11、As受拉屈服 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件3、矩形截面彎扭構(gòu)件承載力計算第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算h0bhAsAsr=1r=2r=3實(shí)用的承載力計算方法確定彎扭鋼筋后，分別計算其抗彎和抗扭承載力，不考慮彎、扭的相關(guān)作用 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件3、矩形截面彎扭構(gòu)件承載力計算第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件3、矩形截面彎扭構(gòu)件承載力計算混凝土規(guī)范近似采用疊加法進(jìn)行計算，即先本別按受彎和受扭計算，然后將所需的縱向鋼筋數(shù)量按以下原則布置并疊加：1）抗彎所需縱筋布置在截面受拉區(qū)2）抗扭所需縱筋沿截面核心周邊均勻、對稱布置例：某矩形截面彎扭構(gòu)件按受彎承載力計算需

12、配置As=1260mm的縱筋，按受扭承載力計算需配置Astl=800mm的縱筋，試選配鋼筋并繪制斷面圖。第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件4、矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 計算方法：通過剪扭計算配置箍筋，通過彎扭計算配置縱筋適用條件：防完全超筋破壞及斜壓破壞防少筋破壞及斜拉破壞第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件4、矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算簡化條件：可不進(jìn)行剪扭計算，而按構(gòu)造配置箍筋和受扭縱筋可不考慮剪力，僅按彎扭構(gòu)件計算可不考慮扭矩，僅按彎剪構(gòu)件計算第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件4、矩形截面彎剪扭構(gòu)件截面設(shè)計步驟已知：M、V、T，bh、fc、fy、fyv；求：As、Astl、Asv（1）驗(yàn)算截面尺寸若不滿足，應(yīng)增大截面尺寸（2）確定是否需要進(jìn)行受扭和受剪承載力計算第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件4、矩形截面彎剪扭構(gòu)件截面設(shè)計步驟（3）確定箍筋用量第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件4、矩形截面彎剪扭構(gòu)件截面設(shè)計步驟（4）確定縱筋用量Ast/3Ast/3+AswAsv1+Asvt（抗剪箍筋+抗扭箍筋）第三節(jié) 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算 第五章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件練習(xí)題: