第七章鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計(jì)算兩類扭轉(zhuǎn)：平衡扭轉(zhuǎn)靜定的受扭構(gòu)件，由荷載產(chǎn)生的扭矩是由構(gòu)件的靜力平衡條件確定而與受扭構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)剛度無(wú)關(guān)的，稱為平衡扭轉(zhuǎn)。附加扭轉(zhuǎn)（約束扭轉(zhuǎn)）超靜定受扭構(gòu)件，因構(gòu)件間的連續(xù)性引起的扭轉(zhuǎn)，扭矩除了靜力平衡條件以外，還必須由相鄰構(gòu)件的變形協(xié)調(diào)條件才能確定。對(duì)于約束扭轉(zhuǎn)，由于受扭構(gòu)件在受力過程中的非線性性質(zhì)，扭矩大小與構(gòu)件受力階段的剛度比有關(guān)，不是定值，需要考慮內(nèi)力重分布進(jìn)行扭矩計(jì)算。平衡扭轉(zhuǎn)的扭矩不隨構(gòu)件的剛度變化而變化，而協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的扭矩與剛度變化相關(guān)。兩類扭轉(zhuǎn)的差別：實(shí)際構(gòu)件受扭的情況：純扭、剪扭、彎扭、彎剪扭–––梁地震荷載作用下的角柱承受扭矩–––柱試驗(yàn)表明：Ttp第一節(jié)鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)及開裂扭矩一、矩形截面純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)由材料力學(xué)知，構(gòu)件側(cè)面的主拉應(yīng)力stp和主壓應(yīng)力scp相等。主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力跡線沿構(gòu)件表面成螺旋型。

當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，在構(gòu)件中某個(gè)薄弱部位形成裂縫，裂縫沿主壓應(yīng)力跡線迅速延伸。對(duì)于素混凝土構(gòu)件，開裂會(huì)迅速導(dǎo)致構(gòu)件破壞，破壞面呈一空間扭曲曲面。Tmax裂縫1122T(T)T(T)受壓區(qū)素混凝土純扭構(gòu)件先在某長(zhǎng)邊中點(diǎn)開裂形成一螺旋形裂縫，一裂即壞三邊受拉，一邊受壓素混凝土純扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)后的性能鋼筋混凝土受扭構(gòu)件裂縫出現(xiàn)后的性能T(T)T(T)鋼筋混凝土純扭構(gòu)件開裂前鋼筋中的應(yīng)力很小開裂后不立即破壞，裂縫可以不斷增加，隨著鋼筋用量的不同，有不同的破壞形態(tài)鋼筋混凝土受扭試件的破壞展開圖受扭鋼筋的配筋形式受扭最理想的配筋方式是在靠近表面處設(shè)置呈45°走向的螺旋形鋼筋，但∴分解為豎向(箍筋)和水平(縱筋)組成抗扭骨架。施工不便反向扭矩失效

要配抗扭鋼筋開裂形成大約45°方向的螺旋式裂縫矩形截面純扭構(gòu)件的破壞形態(tài)④少筋受扭構(gòu)件：當(dāng)配筋量過少時(shí)，配筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力，一旦開裂，將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)角迅速增大，此時(shí)縱筋和箍筋不僅達(dá)到屈服強(qiáng)度而且可能進(jìn)入強(qiáng)化階段，與受彎少筋梁類似，呈受拉脆性破壞特征，受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。

①適筋受扭構(gòu)件：對(duì)于箍筋和縱筋配置都合適的情況，與臨界（斜）裂縫相交的鋼筋都能先達(dá)到屈服，然后混凝土壓壞，與受彎適筋梁的破壞類似，屬于延性破壞。破壞時(shí)的極限扭矩與配筋量有關(guān)。②部分超筋受扭構(gòu)件：受扭箍筋和受扭縱筋兩者配筋量相差過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)未達(dá)到屈服、另一個(gè)達(dá)到屈服的部分超筋破壞情況。具有一定的延性。③超筋受扭構(gòu)件當(dāng)箍筋和縱筋配置都過大時(shí)，則會(huì)在鋼筋屈服前混凝土就壓壞，為受壓脆性破壞。受扭承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。與受扭縱筋和受扭箍筋的配筋率有關(guān)，分為：二、、矩矩形形截截面面構(gòu)構(gòu)件件在在彎彎、、剪剪、、扭扭共共同同作作用用下下的的破破壞壞形形態(tài)態(tài)1、彎彎型型破破壞壞底面面、、兩兩側(cè)側(cè)面面混混凝凝土土開開裂裂，，底底部部鋼鋼筋筋先先屈屈服服，，頂頂面面混混凝凝土土后后壓壓碎碎剪力力較較小小，，彎彎矩矩/扭矩矩較較大大2、扭扭型型破破壞壞頂面面、、兩兩側(cè)側(cè)面面混混凝凝土土開開裂裂，，頂頂部部鋼鋼筋筋受受扭扭屈屈服服，，底底部部混混凝凝土土后后壓壓碎碎剪力力較較小小，，扭扭矩矩/彎矩矩較較大大3、扭扭剪剪型型破破壞壞長(zhǎng)邊邊一一側(cè)側(cè)混混凝凝土土開開裂裂，，該該側(cè)側(cè)抗抗扭扭縱縱筋筋，，抗抗扭扭、、抗抗剪剪箍箍筋筋屈屈服服，，另另一一長(zhǎng)長(zhǎng)邊邊混混凝凝土土壓壓碎碎剪力力、、扭扭矩矩較較大大破壞壞形形態(tài)態(tài)外力力大大小小若混混凝凝土土為為彈彈性性材材料料，，當(dāng)當(dāng)最最大大扭扭剪剪應(yīng)應(yīng)力力或或最最大大主主拉拉應(yīng)應(yīng)力力達(dá)達(dá)到到混混凝凝土土抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度f(wàn)t時(shí)，，構(gòu)構(gòu)件件即即開開裂裂。。按按照照彈彈性性理理論論：：三、、矩矩形形截截面面純純扭扭構(gòu)構(gòu)件件的的開開裂裂扭扭矩矩彈性性分分析析實(shí)際際上上：：按彈彈性性方方法法確確定定的的開開裂裂扭扭矩矩Tcr小于于實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)值值許許多多，，說說明明按按彈彈性性分分析析方方法法低低估估了了鋼鋼筋筋混混凝凝土土受受扭扭構(gòu)構(gòu)件件的的開開裂裂扭扭矩矩。。假定定混混凝凝土土為為塑塑性性材材料料，，截截面面上上某某一一點(diǎn)點(diǎn)達(dá)達(dá)到到極極限限強(qiáng)強(qiáng)度度時(shí)時(shí)并并不不立立即即破破壞壞，，直直到到截截面面邊邊緣緣的的拉應(yīng)應(yīng)變變達(dá)到到混混凝凝土土的的極極限限拉拉應(yīng)應(yīng)變變值值，，截截面面上上各各點(diǎn)點(diǎn)的的應(yīng)應(yīng)力力均均達(dá)達(dá)到到混混凝凝土土的的極極限限抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度后后，，截截面面開開裂裂。。此時(shí)時(shí)截截面面上上的的剪剪應(yīng)應(yīng)力力分分布布分分為為四四個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)，，取取極極限限剪剪應(yīng)應(yīng)力力為為ft，分分別別計(jì)計(jì)算算各各區(qū)區(qū)合合力力及及其其對(duì)對(duì)截截面面形形心心的的力力偶偶之之和和，，可可求求得得塑性性總總極極限限扭扭矩矩為為：：塑性性分分析析

45°F1F2F3F4實(shí)際際上上：：按塑塑性性方方法法確確定定的的開開裂裂扭扭矩矩Tcr高于于實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)值值。。原因因：：混混凝凝土土既既非彈彈性性材材料料又非塑塑性性材材料料，而而是是介介于于兩兩者者之之間間的的彈塑塑性性材材料料。達(dá)到到開開裂裂極極限限狀狀態(tài)態(tài)時(shí)時(shí)截截面面的的應(yīng)應(yīng)力力分分布布介介于于彈彈性性和和理理想想彈彈塑塑性性之之間間，，因此此開開裂裂扭扭矩矩也也是是介介于于Tcr和Tcu之間間。為實(shí)實(shí)用用簡(jiǎn)簡(jiǎn)便便，，開開裂裂扭扭矩矩近近似似采采用用塑塑性性材材料料的的應(yīng)應(yīng)力力分分布布圖圖形形進(jìn)進(jìn)行行計(jì)計(jì)算算，，混混凝凝土土強(qiáng)強(qiáng)度度作作適適當(dāng)當(dāng)降降低低。。引引入入降低低系系數(shù)數(shù)以考考慮慮應(yīng)應(yīng)力力非非完完全全塑塑性性分分布布的的影影響響。。根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果，，修修正正系系數(shù)數(shù)在在0.87~0.97之間間，，《規(guī)范范》為偏偏于于安安全全起起見見，，取0.7。于于是是，，開開裂裂扭扭矩矩的的計(jì)計(jì)算算公公式式為為截面面受受扭扭塑塑性性抵抵抗抗矩矩箱形形截截面面◆封閉閉的的箱箱形形截截面面，，其其抵抵抗抗扭扭矩矩的的作作用用與與同同樣樣尺尺寸寸的的實(shí)實(shí)心心截截面面基基本本相相同同。。◆實(shí)際際工工程程中中，，當(dāng)當(dāng)截截面面尺尺寸寸較較大大時(shí)時(shí)，，往往往往采采用用箱箱形形截截面面，，以以減減輕輕結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)自自重重，，如如橋橋梁梁中中常常采采用用的的箱箱形形截截面面梁梁。?！魹楸鼙苊饷獗诒诤窈襁^過薄薄對(duì)對(duì)受受力力產(chǎn)產(chǎn)生生不不利利影影響響，，規(guī)規(guī)定定壁壁厚厚tw≥bh/7，且hw/tw≤6四、、帶帶翼翼緣緣截截面面純純扭扭構(gòu)構(gòu)件件的的開開裂裂扭扭矩矩有效效翼翼緣緣寬寬度度應(yīng)應(yīng)滿滿足足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的條條件件，，且且hw/b≤6。第二二節(jié)節(jié)鋼鋼筋筋混混凝凝土土純純扭扭構(gòu)構(gòu)件件的的承承載載力力計(jì)計(jì)算算一、、受受扭扭構(gòu)構(gòu)件件配配筋筋形形式式和和構(gòu)構(gòu)造造要要求求。抗扭扭鋼鋼筋筋應(yīng)應(yīng)由由抗扭扭縱縱筋筋和抗扭扭箍箍筋筋組成成。?？箍古づたv縱筋筋沿沿截截面面周周邊邊對(duì)對(duì)稱稱布布置置，，截截面面四四角角處處必必須須放放置置，，間間距距小小于于200mm和截截面面寬寬度度bz－稱稱為為受扭扭構(gòu)構(gòu)件件縱縱筋筋與與箍箍筋筋的的配配筋筋強(qiáng)強(qiáng)度度比比。s－受扭扭箍箍筋筋的的間間距距；Ast，Ast1－分別別為為受受扭扭縱縱筋筋和和受扭扭單單肢肢箍箍筋筋的面面積積；；fy，fyv－分分別別為為受受扭扭縱縱筋筋和和受受扭扭箍箍筋筋的的屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度；；ucor－截截面面核核心心部部分分的的周周長(zhǎng)長(zhǎng)，，ucor=2(bcor+hcor)。受扭扭構(gòu)構(gòu)件件縱縱筋筋與與箍箍筋筋的的配配筋筋強(qiáng)強(qiáng)度度比比z=0.5～2.0時(shí)，縱筋筋和和箍箍筋筋均均能能在在構(gòu)構(gòu)件件破破壞壞前前屈屈服服，安安全全起起見見規(guī)規(guī)定定0.6z1.7，通通常常z＝1.2最佳佳。二、、矩矩形形截截面面純純扭扭構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力的的計(jì)計(jì)算算z－稱稱為為受受扭扭構(gòu)構(gòu)件件縱縱筋筋與與箍箍筋筋的的配配筋筋強(qiáng)強(qiáng)度度比比。。Ast－取對(duì)對(duì)稱稱布布置置的的全全部部縱縱向向鋼鋼筋筋截截面面面面積積；；Ast1－沿沿截截面面周周邊邊所所配配置置箍箍筋筋的的單單肢肢截截面面面面積積；；Acor－按按箍箍筋筋內(nèi)內(nèi)表表面面計(jì)計(jì)算算的的截截面面核核心心面面積積，，Acor=bcorhcor；s－受受扭扭箍箍筋筋的的間間距距；；fy，fyv－分分別別為為受受扭扭縱縱筋筋和和受受扭扭箍箍筋筋的的屈屈服服強(qiáng)強(qiáng)度度；；ucor－截截面面核核心心部部分分的的周周長(zhǎng)長(zhǎng)，，ucor=2(bcor+hcor)。為避避免免配配筋筋過過多多產(chǎn)產(chǎn)生生超超筋筋脆脆性性破破壞壞，，采采用用截截面面尺尺寸寸限限制制條條件件為防防止止少少筋筋脆脆性性破破壞壞若符符合合,按最最小小配配筋筋率率配配筋筋。。因?yàn)闉?，，若若，，意意味味著著不不?huì)會(huì)開開裂裂，，僅僅靠靠混混凝凝土土已已能能抵抵抗抗扭扭矩矩。。三、、帶帶翼翼緣緣截截面面純純扭扭構(gòu)構(gòu)件件承承載載力力的的計(jì)計(jì)算算求得得各各小小塊塊矩矩形形截截面面所所分分配配的的扭扭矩矩后后，，再再分分別別按按式式：：按各各小小塊塊矩矩形形的的受受扭扭塑塑性性抵抵抗抗矩矩比比值值，，來來計(jì)計(jì)算算各各小小塊塊矩矩形形截截面面所所應(yīng)應(yīng)承承受受的的扭扭矩矩：：腹板板受壓壓翼翼緣緣受拉拉翼翼緣緣進(jìn)行各各小塊塊矩形形截面面的配配筋計(jì)計(jì)算。。第三節(jié)節(jié)鋼鋼筋混混凝土土構(gòu)件件在彎彎、剪剪、扭扭共同同作用用下的的承載載力計(jì)計(jì)算一、剪剪、扭扭作用用下的的承載載力計(jì)計(jì)算TV而扭矩矩和剪剪力產(chǎn)產(chǎn)生的的剪應(yīng)應(yīng)力總總會(huì)在在構(gòu)件件的一一個(gè)側(cè)側(cè)面上上疊加加，因因此承載力力總是是小于于剪力力和扭扭矩單單獨(dú)作作用的的承載載力。剪扭相相關(guān)性性:受扭承承載力力隨著著剪力力的增增加而而減小?。皇苁芗舫谐休d力力隨著著扭矩矩的增增加而而減小小。無(wú)腹筋筋無(wú)腹筋筋構(gòu)件件剪扭扭承載載力相相關(guān)曲曲線基基本符合1/4圓曲線線規(guī)律律。Tc、Tc0分別為為剪扭扭、純純扭構(gòu)構(gòu)件的的受扭扭承載載力；；Vc、Vc0分別為為剪扭扭、純純剪構(gòu)構(gòu)件的的受剪剪承載載力。。對(duì)于有有腹筋筋梁，，認(rèn)為為混凝土土部分提提供的的抗扭扭。抗抗剪承承載力力之間間也符符合1/4圓相關(guān)關(guān)性。。（混混凝土土重復(fù)復(fù)利用用）對(duì)于有有腹筋筋梁，，鋼筋抗剪、、抗扭扭部分分不作作調(diào)整整，抗抗剪和和抗扭扭鋼筋筋分別別計(jì)算算配置置。（（鋼筋筋不重重復(fù)利利用））––––““部分相相關(guān)””––––““部分不不相關(guān)關(guān)”由于剪剪力的的存在在，抗抗扭承承載力力降低低由于扭扭矩的的存在在，抗抗剪承承載力力降低低混凝土土用三折折線代代替1/4圓弧線線，令令bt=Tc/Tc0，有：：AB段：Vc/Vc0≤0.5時(shí)，剪剪力的的影響響很小小，取取bt=Tc/Tc0=1.0；CD段：bt=Tc/Tc0≤0.5，扭矩矩影響響很小小，取取Vc/Vc0=1.0；BC段：當(dāng)0.5<Tc/Tc01.0或0.5<Vc/Vc01.0時(shí)，要要考慮慮剪扭扭相關(guān)關(guān)性。（0.5t1.0）bt=Tc/Tc0剪扭構(gòu)構(gòu)件混混凝土土受扭承載力力降低低系數(shù)數(shù)對(duì)于一一般剪剪扭構(gòu)構(gòu)件:抗扭配配筋的的上下下限:截面尺寸限制防止完完全超超筋破破壞：：構(gòu)造配筋條件可僅按按構(gòu)造造配縱縱筋和和箍筋筋二、彎彎、扭扭作用用下的的承載載力計(jì)計(jì)算彎扭相相關(guān)性性的考考慮方方法：：即：對(duì)對(duì)構(gòu)件件截面面先分分別