第七章 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件

第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件第一節(jié)矩形截面純扭構(gòu)件承載力第二節(jié)矩形截面剪扭構(gòu)件承載力第三節(jié)矩形截面彎扭構(gòu)件承載力第四節(jié)T形、I形截面計(jì)算要點(diǎn)及受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求第一節(jié)矩形截面純扭構(gòu)件承載力一、矩形截面純扭構(gòu)件的受力性能根據(jù)材料力學(xué)可確定主拉應(yīng)力方向，當(dāng)主拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土即開裂；先在長邊中點(diǎn)處開裂，然后沿45度斜向發(fā)展，與上下底面相交，形成三邊開裂的螺旋形斜裂縫，最后對邊混凝土被壓碎。根據(jù)塑性力學(xué)理論建立基本公式考慮混凝土彈塑性性質(zhì)引進(jìn)混凝土抗拉強(qiáng)度降低系數(shù)0.7矩形截面二、鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的破壞形式為使箍筋和縱筋都能充分發(fā)揮作用，二者的比例要適當(dāng)。從而引進(jìn)縱筋和箍筋的強(qiáng)度比值。配置受扭鋼筋后，可能出現(xiàn)四種破壞形態(tài)：★縱筋和箍筋合適（適筋）：鋼筋先受拉屈服，然后混凝土壓碎；★縱筋或箍筋過多（部分超筋）：縱筋或箍筋不能受拉屈服，然后混凝土壓碎；★縱筋和箍筋均過多（完全超筋）：縱筋和箍筋均不能受拉屈服，然后混凝土壓碎；（脆性）★縱筋和箍筋均太少（少筋）：混凝土開裂后縱筋和箍筋立即受拉屈服，構(gòu)件破壞；（脆性）三、純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算第二節(jié)矩形截面剪扭構(gòu)件承載力剪力和扭矩的相關(guān)性：剪力的存在降低了混凝土的受扭承載力（t），同樣扭矩的存在降低了混凝土的受剪承載力。（1.5-t）一、受扭承載力降低系數(shù)t二、剪扭構(gòu)件的剪扭承載力受剪承載力降低系數(shù)（一）受剪承載力（二）受扭承載力（三）剪扭構(gòu)件的箍筋用量：（三）剪扭構(gòu)件構(gòu)造要求：1、箍筋：2、縱筋：三、出現(xiàn)下列情況時(shí)，可不考慮剪力或扭矩的作用1、當(dāng)V0.35ftbh0時(shí)，可不考慮剪力，即V＝02、當(dāng)T

0.175ftWt時(shí)，可不考慮扭矩，即T＝03、當(dāng)V/bh0+T/Wt

0.7ft時(shí)，不進(jìn)行構(gòu)件受剪扭計(jì)算，按構(gòu)造配筋第三節(jié)矩形截面彎扭構(gòu)件承載力不考慮彎矩和扭矩之間的相關(guān)性。一、彎扭構(gòu)件的受力性能（破壞形態(tài)）（1）彎型破壞：截面下部縱筋先屈服，截面上邊緣混凝土被壓碎。（2）扭型破壞：截面上部縱筋先受扭屈服，截面下邊緣混凝土被壓碎。（3）彎扭型破壞：截面?zhèn)冗吙v筋先受扭屈服，對邊截面邊緣混凝土被壓碎。二、彎扭構(gòu)件的承載力計(jì)算三、彎扭構(gòu)件構(gòu)造要求二者中的較大值第四節(jié)T形、I形截面計(jì)算要點(diǎn)及受扭構(gòu)件的

構(gòu)造要求一、T形、I形截面計(jì)算要點(diǎn)將構(gòu)件截面化分為若干個(gè)矩形截面，然后按矩形截面進(jìn)行配筋計(jì)算。矩形截面化分的原則是優(yōu)先保證腹板截面的完整性，然后再化分受壓翼緣和受拉翼緣的面積?；值母骶匦谓孛嫠袚?dān)的扭矩值，按各矩形截面的受扭塑性抵抗矩與截面總的受扭塑性抵抗矩的比值來分配，并分別按公式（7-4～7-8）計(jì)算鋼筋面積。矩形截面的受扭塑性抵抗矩為：截面總的受扭塑性抵抗矩為：二、受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求1.彎剪扭構(gòu)件抵抗扭矩所需縱向鋼筋的最小配筋率（7-11）2.彎剪扭構(gòu)件抵抗彎矩所需縱向鋼筋的最小配筋率應(yīng)符合受彎構(gòu)件正截面的最小配筋率的規(guī)定.3.彎剪扭構(gòu)件抵抗剪扭所需箍筋的最小配箍率（7-10）4.抗扭縱筋沿截面周邊均勻布置；抗扭箍筋沿周邊布置（內(nèi)部的箍筋不計(jì)）.5.為防止“超筋破壞”，彎剪扭構(gòu)件應(yīng)滿足公式（7-12）的要求.（7-11）（7-10）（7-12）6.抗扭箍筋的設(shè)置要求：封閉、彎鉤、最大箍筋間距、最小箍筋直徑等。設(shè)計(jì)步驟1、按公式（7-12）確定截面尺寸；2、驗(yàn)算是否可忽略V、T；驗(yàn)算是否可按構(gòu)造配筋3、按受彎構(gòu)件正截面計(jì)算抵抗彎矩所需縱向受力鋼筋A(yù)s和As并滿足受彎構(gòu)件正截面最小配筋率的要求；4、按彎剪扭構(gòu)件計(jì)算抵抗剪力所需箍筋A(yù)sv1；5、按彎剪扭構(gòu)件計(jì)算抵抗扭矩所需箍筋A(yù)st1；6、按彎剪扭構(gòu)件計(jì)算抵抗扭矩所需縱向鋼筋并滿足公式7-11

，將其均勻分配到各邊。分配到矩形截面長邊的受扭縱筋為AstLhcor/Ucor；分配到矩形截面短邊的受扭縱筋為AstLbcor/Ucor7.鋼筋用量（1）頂部所需縱向鋼筋為：As+AstLbcor/Ucor

（2）底部所需縱向鋼筋為：As＋AstLbcor/Ucor（3）側(cè)邊所需縱向鋼筋為：AstLhcor/Ucor

4.箍筋總用量：Asv1/sv＋Ast1/st（7-12）（7-11）（7-10）構(gòu)造要求總結(jié)受扭構(gòu)件設(shè)計(jì)（M、V、T）縱向受彎鋼筋A(yù)s布置在受拉區(qū)受彎計(jì)算（M）受剪計(jì)算（V）受扭計(jì)算（T）橫向抗剪箍筋A(yù)sv1/sv和縱向鋼筋垂直抗扭縱筋A(yù)stL抗扭箍筋A(yù)st1/st沿截面周邊均勻布置和縱向鋼筋垂直二者中的較大值受扭構(gòu)件例題已知均布荷載作用下的T形截面構(gòu)件,其截面寬度b=250mm,截面高度h=500mm,bf′=400mm,hf′=100mm。彎矩設(shè)計(jì)值M=70kN.m,剪力設(shè)計(jì)值V=95kN,扭矩設(shè)計(jì)值T=10kN.m.混凝土標(biāo)號為C20,縱筋采用Ⅰ、Ⅱ級鋼筋,箍筋用Ⅰ級鋼筋,求構(gòu)件受彎、剪、扭所需的鋼筋量。例題7-1解：一、驗(yàn)算構(gòu)件截面尺寸由公式7-12得:（7-12）由公式V/bh0+T/Wt0.7ft可知：故截面尺寸滿足要求，但需按計(jì)算配置鋼筋。95000/(250×465)+10000000/(0.8×13771000)≈1.7Mpa

＜0.25×1×9.6≈2.4Mpa95000/(250×465)+10000000/13771000≈1.54Mpa＞0.7×1.1=0.77MpaT=10kN.m＞0.175ftWt=0.175×1.1×13771000≈2.651kN.mV=95kN＞0.35ftbh0=0.35×1.1×250×465≈44.7kN故不能忽略扭矩與剪力的影響。二確定計(jì)算方法故屬于第一類T形截面。按第一類T形截面b=bf′的單筋截面計(jì)算。三計(jì)算受彎鋼筋由公式5-13可知：1、腹板和受壓翼緣承受的扭矩：四計(jì)算受剪及受扭鋼筋腹板：翼緣：2、腹板配筋計(jì)算：(1)受扭箍筋：取ξ＝1.2，由公式7-8可知：由公式7-5可知：(2)受剪箍筋：(3)腹板所需單肢箍筋總面積為：由公式7-6得：取箍筋直徑為8mm（As=50.3mm2）得：(4)受扭縱筋計(jì)算：(a)梁頂部抗扭縱筋為：由公式7-2得：選用Ⅰ級鋼筋，則面積改為為：選用28，As=101mm2(b)梁底部所需受彎及受扭縱筋為：(c)梁側(cè)邊抗扭縱筋為：選用Ⅰ級鋼筋，則面積改為為：選用3Φ16，As=603mm2選用112，As=113mm23、受壓翼緣計(jì)算：(1)受扭箍筋：取ξ＝1.0，