鋼筋混凝土課件 第七章(授課09)

第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述1.受力特點(diǎn)截面承受作用在垂直于構(gòu)件軸線平面內(nèi)扭矩。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算一.概述

剪應(yīng)力大小、方向主拉應(yīng)力方向與構(gòu)件軸線成45°，最大值在截面長邊中點(diǎn)。素砼構(gòu)件當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到ft時(shí)，截面長邊中點(diǎn)開裂，裂縫與構(gòu)件軸線成45°，破壞面為空間扭曲面。主應(yīng)力大小、方向第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述2.純扭構(gòu)件矩形截面－主應(yīng)力及裂縫方向、破壞面第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算箍筋與縱筋形成的空間配筋，兩者缺一不可。最有效的配筋應(yīng)沿主拉應(yīng)力跡線成螺旋形布置；但施工復(fù)雜，且不能適應(yīng)變號扭矩作用。３.配筋形式概述破壞面為空間扭曲面第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述4.帶翼緣截面簡化成矩形截面組合,按矩形截面設(shè)計(jì)。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述工程中純扭構(gòu)件很少，一般為彎、剪、扭復(fù)合受力構(gòu)件。5.彎剪扭構(gòu)件承載力

Mu=?Vu=?Tu=?TVTM第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算概述第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算少筋破壞適筋破壞超筋破壞二、矩形截面鋼筋砼純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)破壞形態(tài)主要取決于配筋量。與臨界斜裂縫相交的鋼筋都能達(dá)到屈服，然后砼壓壞，具有一定的延性。受扭承載力與配筋量有關(guān)。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算適筋破壞進(jìn)行受扭承載力計(jì)算。發(fā)生條件破壞特點(diǎn)防止方法箍筋和縱筋配置都適量。

破壞時(shí)鋼筋屈服還可能進(jìn)入強(qiáng)化階段，呈受拉脆性破壞特征，受扭承載力取決于砼的抗拉強(qiáng)度及截面尺寸。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算少筋破壞限制抗扭鋼筋最小值。發(fā)生條件破壞特點(diǎn)防止方法配筋量過少。1.抗扭鋼筋屈服前,相鄰兩條45°螺旋裂縫間砼先壓壞，為受壓脆性破壞，完全超筋破壞。受扭承載力取決于砼的抗壓強(qiáng)度及截面尺寸。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算2.控制箍筋和縱筋合適的比例。超筋破壞1.控制截面尺寸及砼強(qiáng)度。發(fā)生條件破壞特點(diǎn)防止方法1.箍筋和縱筋配置量都過大。2.箍筋和縱筋配筋量相差過大。

2.箍筋(縱筋)未達(dá)到屈服、縱筋(箍筋)達(dá)到屈服的部分超筋破壞。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算各種破壞的承載力和延性開裂扭矩幾乎相同，與配筋量無關(guān),計(jì)算開裂扭矩忽略鋼筋作用。彈性理論Tcr

截面上一點(diǎn)達(dá)到極限強(qiáng)度即開裂。主拉應(yīng)力stp=

tmax=ft時(shí)第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算Wte

--截面受扭彈性抵抗矩三、矩形截面純扭構(gòu)件的開裂扭矩(承載力計(jì)算基礎(chǔ))塑性理論Tcu

理想塑性材料，截面上各點(diǎn)應(yīng)力均達(dá)到極限強(qiáng)度才開裂。截面剪應(yīng)力分布分四個(gè)區(qū)，極限剪應(yīng)力ft，計(jì)算各區(qū)合力及其對截面形心力偶之和，得塑性極限扭矩第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算Wt--截面受扭塑性抵抗矩砼介于理想彈性和理想塑性之間的彈塑性材料。應(yīng)力分布介于彈、塑性之間，開裂扭矩介于Tcr和Tcu之間。規(guī)范按塑性應(yīng)力分布計(jì)算，引入降低系數(shù)0.7考慮砼應(yīng)力非完全塑性分布的影響。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算鋼筋砼開裂扭矩Tcr第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算四、受扭構(gòu)件配筋形式和構(gòu)造要求(縱筋、箍筋缺一不可)

受扭縱筋應(yīng)沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置，截面四角必須布置，間距不大于200mm或截面寬度b。

受扭縱筋的搭接和錨固均應(yīng)按受拉鋼筋的構(gòu)造要求處理。受扭縱筋第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算

箍筋間距應(yīng)滿足受剪最大箍筋間距要求。不采用四肢箍筋。

由空間桁架模型可知，受扭箍筋在整個(gè)長度上均受拉力，箍筋應(yīng)做成封閉型，箍筋末端應(yīng)彎折135°，彎折后直線長度不應(yīng)小于10倍箍筋直徑。箍筋第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算受扭箍筋和縱筋兩者配筋量相差過大時(shí)，出現(xiàn)箍筋(縱筋)未達(dá)到屈服、縱筋(箍筋)達(dá)到屈服的部分超筋破壞，故應(yīng)保證箍筋和縱筋合適的比例。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算配筋強(qiáng)度比z

--縱筋和箍筋的體積比和強(qiáng)度比的乘積Ast----沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置的全部縱筋面積；Ast１----沿截面周邊布置的單肢箍筋面積；ucor

----截面核心部分的周長。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算試驗(yàn)表明，0.5≤z≤2.0，破壞時(shí)縱筋和箍筋基本都能屈服?！兑?guī)范》建議取0.6≤z≤1.7，設(shè)計(jì)中通常取z=1.2。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算五、矩形截面純扭構(gòu)件的承載力計(jì)算根據(jù)變角空間桁架模型理論，在試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上建立規(guī)范公式。Tc－砼受扭承載力Ts—抗扭鋼筋受扭承載力第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算1－規(guī)范公式２－變角空間桁架理論開裂后的受扭構(gòu)件，受力可比擬成空間桁架：縱筋為受拉弦桿，箍筋為受拉腹桿，斜裂縫間的砼為斜壓腹桿。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算防止超筋破壞防止少筋破壞Mu=?Vu=?Tu=?TVTM扭矩使縱筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，與受彎時(shí)鋼筋拉應(yīng)力疊加，使鋼筋拉應(yīng)力增大，從而會使受彎承載力降低；反之亦然。扭矩和剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力總會在構(gòu)件的一個(gè)側(cè)面上疊加，承載力總是小于剪力和扭矩單獨(dú)作用的承載力。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算六．彎、剪、扭共同作用下構(gòu)件的承載力第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算１、矩形截面構(gòu)件在剪、扭作用下的承載力計(jì)算(VT相關(guān)性)實(shí)際上存在著MT及VT相關(guān)性；規(guī)范只考慮VT相關(guān)性；并且是砼部分的VT相關(guān)性。受剪承載力因扭矩的存在而降低；受扭承載力因剪力的存在而降低。Tc—無腹筋梁剪扭共同作用抗扭承載力；Tc0—無腹筋梁純扭作用抗扭承載力。Vc—無腹筋梁剪扭共同作用抗剪承載力；Vc0—無腹筋梁純剪作用抗剪承載力。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算Mu’？Mu=Asfy(h0-x/2)Vu’？Vu=0.7ftbh0+1.25Asvfyvh0/sTu’？Tu=0.35ftWt+Ts

復(fù)合？單獨(dú)剪扭構(gòu)件抗扭承載力Tc砼受扭承載力降低系數(shù)βt剪扭構(gòu)件抗剪承載力Vc第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算１．砼剪扭承載力關(guān)系取1/4圓２．折線abcd代替1/4圓３．bc段４．bt

的范圍為0.5~1.0砼受扭承載力降低系數(shù)βt（縱坐標(biāo)）第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算剪扭構(gòu)件砼部分承載力剪扭相關(guān)。為何鋼筋部分不考慮相關(guān)性?第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算２、矩形截面構(gòu)件在彎、扭作用下的承載力計(jì)算不考慮彎扭承載力相關(guān)性，彎扭獨(dú)立計(jì)算。第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算受彎縱筋A(yù)s和A's抗扭箍筋：抗扭縱筋：抗剪箍筋：M-----３、彎、剪、扭共同作用下的承載力計(jì)算第七章鋼筋砼受扭構(gòu)件承載力計(jì)算受彎縱筋A(yù)s和A'sAsA's+=sst

抗剪箍筋：A'

+A/3As+

Ast/3Ast/3A/3st

Ast

/3Ast/3抗扭縱筋：抗扭箍筋：鋼筋分別按彎、剪、扭計(jì)算，剪扭考慮砼承載力相關(guān)，相同部位鋼筋迭加sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAs