混凝土結構設計原理(第6章電子教案)進入混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助第6章

鋼筋混凝土受扭構件承載力計算混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助本章重點了解受扭構件的分類和受扭構件開裂、破壞過程

；掌握受扭構件的設計計算方法

；熟悉鋼筋混凝土受扭構件的構造要求。

混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助土木工程受扭構件的特點：一般均為彎、剪、扭構件

。

§6.1概述6.1.1土木工程中常見的受扭構件混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助6.1.2平衡扭轉與協(xié)調(diào)扭轉平衡扭轉

扭轉由荷載引起，內(nèi)扭矩為平衡外扭矩所必需，如上述各梁。混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助協(xié)調(diào)扭轉或附加扭轉扭轉由變形的協(xié)調(diào)引起，并由變形連續(xù)條件所決定。如與次梁相連的邊框架的主梁扭轉。本章主要討論平衡扭轉計算。協(xié)調(diào)扭轉可用構造鋼筋或內(nèi)力重分布方法處理。混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助6.1.3抗扭鋼筋的形式抗彎-—縱向鋼筋；抗剪——箍筋或箍筋+彎筋；抗扭——箍筋+沿截面周邊均勻布置的縱筋，且箍筋與縱筋的比例要適當。6.1.4受扭構件分類純扭剪扭土木工程中少見；

彎扭彎剪扭：土木工程中常見?；炷两Y構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助6.2.1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1.矩形截面純扭構件承載力計算1.素混凝土純扭構件承載力計算

構件在扭矩作用下主要產(chǎn)生剪應力。勻質(zhì)彈性材料矩形截面在扭矩的作用下截面中各點都將產(chǎn)生剪應力τ。最大剪應力發(fā)生在截面長邊中點，與該點剪應力作用相對應的主拉應力和主壓應力分別與構件軸線成45°角。當主拉應力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土將首先在截面長邊中點處，垂直于主拉應力方向開裂。所以，在純扭構件中，構件裂縫與軸線成45度角。對于理想彈塑性材料而言，截面上某點的應力達到強度極限時并不立即破壞，該點能保持極限應力不變而繼續(xù)變形，整個截面仍能繼續(xù)承受荷載，直到截面上各點的應力達到τmax=ft時，構件才達到極限抗扭能力?；炷两Y構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助塑性狀態(tài)下能抵抗的開裂扭矩為：…6-1式中：Wt–––截面抗扭塑性抵抗矩;對于矩形截面

h為截面長邊邊長;b為截面短邊邊長?！?-2

素混凝土既非完全彈性，又非理想塑性，是介于兩者之間的彈塑性材料，因而受扭時的極限應力分布將介于上述兩種情況之間。為計算方便起見，素混凝土構件的受扭承載力即開裂扭矩為Tcr=0.7ftWt

（5.1）式中ft―混凝土抗拉強度設計值；

Wt―受扭構件的截面抗扭塑性抵抗矩。對矩形截面Wt=b2(3h-b)

/

6。

配置受扭鋼筋對提高受扭構件抗裂性能的作用不大，當混凝土開裂后，可由鋼筋繼續(xù)承擔拉力，最合理的配筋方式是在構件靠近表面處設置呈45°走向的螺旋形鋼筋。但這種配筋方式不便于施工，且當扭矩改變方向后則將完全失去效用。在實際工程中，一般是采用由靠近構件表面設置的橫向箍筋和沿構件周邊均勻?qū)ΨQ布置的縱向鋼筋共同組成的抗扭鋼筋骨架。2.矩形截面鋼筋混凝土純扭構件承載力計算

鋼筋混凝土受扭構件在扭矩作用下，混凝土開裂以前鋼筋應力是很小的，當裂縫出現(xiàn)后開裂混凝土退出工作，斜截面上拉應力主要由鋼筋承受，斜裂縫的傾角是變化的，結構的破壞特征主要與配筋數(shù)量有關：

(1)當混凝土受扭構件配筋數(shù)量較少時(少筋構件)，結構在扭矩荷載作用下，混凝土開裂并退出工作，混凝土承擔的拉力轉移給鋼筋，由于結構配置縱筋及箍筋數(shù)量很少，鋼筋應力立即達到或超過屈服點，結構立即破壞。破壞過程急速而突然，破壞扭矩基本上等于開裂扭矩。破壞類似于受彎構件的少筋梁，被稱為“少筋破壞”，為了避免脆性破壞的發(fā)生，規(guī)范對受扭構件提出了抗扭箍筋及抗扭縱筋的下限（最小配筋率）及箍筋最大間距等嚴格規(guī)定。2）鋼筋混凝土純扭構件的受力性能和破壞形態(tài)(2)當混凝土受扭構件按正常數(shù)量配筋時(適筋構件)，結構在扭矩荷載作用下，混凝土開裂并退出工作，鋼筋應力增加但沒有達到屈服點。隨著扭矩荷載不斷增加，結構縱筋及箍筋相繼達到屈服點，進而混凝土裂縫不斷開展，最后由于受壓區(qū)混凝土達到抗壓強度而破壞。結構破壞時其變形及混凝土裂縫寬度均較大，破壞過程表現(xiàn)出一定的塑性特征。破壞類似于受彎構件的適筋梁，屬于延性破壞即“適筋破壞”。(3)當混凝土受扭構件配筋數(shù)量過大或混凝土強度等級過低時(超筋構件)，結構破壞時縱筋和箍筋均未達到屈服點，受壓區(qū)混凝土首先達到抗壓強度而破壞。結構破壞時其變形及混凝土裂縫寬度均較小，其破壞類似于受彎構件的超筋梁，屬于無預兆的脆性破壞即“超筋破壞”，在工程設計中應予避免，因此規(guī)范中規(guī)定了配筋上限，也就是規(guī)定了最小的截面尺寸條件。(4)當混凝土受扭構件的縱筋與箍筋比率相差較大時(部分超筋構件)，即一種鋼筋配置數(shù)量較多，另一種鋼筋配置數(shù)量較少，隨著扭矩荷載的不斷增加，配置數(shù)量較少的鋼筋達到屈服點，最后受壓區(qū)混凝土達到抗壓強度而破壞。結構破壞時配置數(shù)量較多的鋼筋并沒有達到屈服點，結構具有一定的延性性質(zhì)。這種破壞的延性比完全超筋要大一些，但又小于適筋構件，這種破壞叫“部分超筋破壞”。為防止出現(xiàn)這種破壞，規(guī)范用抗扭縱筋和抗扭箍筋的比值的合適范圍來控制。規(guī)定抗扭鋼筋的最小配筋率可防少筋破壞；規(guī)定最小尺寸可防完全超筋破壞；規(guī)定受扭縱筋與箍筋的配筋強度比ξ可防部分超筋破壞。受扭縱筋與箍筋的配筋強度比ξ

試驗表明，當ζ在0.5～2.0變化時，縱筋與箍筋在構件破壞時基本上都能達到屈服強度，為穩(wěn)妥起見，《混凝土規(guī)范》取ζ的限制條件為0.6≤ζ≤1.7，當ζ＞1.7時，按ζ=1.7計算。為了施工方便，便于配筋，設計中通常取ζ=1.0～1.2。最佳配筋強度比ξ＝1.2。3）.矩形截面鋼筋混凝土純扭構件承載力計算

ζ應滿足：0.6≤ζ≤1.7其中：ucor——截面核心部分周長

ucor=2(bcor+hcor)Acor=bcor*hcor（截面核心部分的面積）

AStl——縱向抗扭鋼筋面積（全部對稱配置）

ASt1——箍筋的單直截面面積

T——扭矩設計值

Tu——構件受扭承載力設計值

fyv——箍筋的抗拉強敵設計值混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助剪力的存在會降低截面的抗扭能力；同樣，扭矩的存在也會降低截面的抗剪能力。6.2.2剪扭構件承載力計算剪扭相關性混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助

規(guī)范經(jīng)簡化后的結果為

：（1）當Tc/Tco≤0.5時，即T≤0.175ftWt時，可忽略扭矩影響，按純剪構件設計；（2）當Vc/Vco≤0.5時，即V≤0.35ftbh0時，可忽略剪力影響，按純扭構件設計；（3）當T>0.175ftWt和V>0.35ftbh0時，要考慮剪扭的相關性?？紤]剪扭相關性的計算…6-7…6-8混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助式中：βt

–––剪扭構件中混凝土受扭承載力降低系數(shù)：…6-9當βt

<0.5時，取βt＝0.5；當βt

<1.0時，取βt＝1.0。特點：（1）規(guī)范變?nèi)€段剪扭相關為部分線段相關；（2）承載力降低體現(xiàn)在混凝土的抗剪和抗扭上。混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助若為集中荷載作用下的獨立梁，式（6-7）應改為：式中，…6-11…6-10混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助彎、扭構件承載力計算不考慮彎扭相關性，分別按純彎和純扭構件計算和配筋，然后將鋼筋面積疊加?；炷两Y構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助彎、剪、扭構件承載力計算彎矩——按純彎構件計算；剪力按剪、扭構件計算；扭矩驗算是否要考慮剪、扭相關性。分別計算，然后將鋼筋面積疊加?；炷两Y構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助T形和I形截面彎、剪、扭構件彎矩按純彎計算；剪力由腹板單獨承擔；扭矩由腹板和翼緣共同承受。計算原則混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助扭矩分配：腹板…6-12受壓翼緣…6-13受拉翼緣…6-14混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助式中，截面各部分受力：翼緣——純扭；腹板——剪扭；全截面——彎剪扭分別配筋再疊加?！?-15…6-16…6-17…6-18混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助箱形截面純扭…6-19…6-20…6-21混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助z值仍按公式（6-9）計算

，且應0.6≤z≤1.7符合的要求，當z>1.7

時，取z＝1.7

。剪扭構件一般剪扭構件…6-22…6-23式中：–––箱形截面壁厚系數(shù)，

當

>1.0

時，取

>1.0;Wt–––箱形截面壁厚,其值不應小于bh/7。混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助式中：βt

按式（6-11）計算；Wt應以ft代替。集中力作用下的獨立剪扭構件：…6-24…6-25彎剪扭構件

像矩形、T形和I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?；炷两Y構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助壓彎剪扭構件受扭構件公式使用條件及構造要求為了防止超筋,要求截面尺寸滿足…6-26…6-27…6-28當hw/b≤4時,…6-29當hw/b≥6時,混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助為了防止少筋,要求：…6-30

受剪及受扭箍筋要滿足：…6-31

受扭縱筋要滿足：混凝土結構設計原理第6章主頁目錄上一章下一章幫助可按構造配置抗扭縱筋和箍筋的條件…6-32

縱筋的配筋率應不小于受彎時的最小配筋率和受扭時最小配筋率之和。構造要求受扭箍筋應采用封閉式箍筋，做法見下圖。受扭鋼筋應對稱設置于截面周邊，角點處應有縱筋。1.受扭縱筋受扭縱筋應沿構件截面周邊均勻?qū)ΨQ布置。矩形截面的四角以及T形和Ι形截面各分塊矩形的四角，均必須設置受扭縱筋。受扭縱筋的間距不應大于200mm，也不應大于梁截面短邊長度。受扭構件的構造要求

受扭縱向鋼筋的接頭和錨固要求均應按受拉鋼筋的相應要求考慮。架立筋和梁側構造縱筋也可利用作為受扭縱筋。

2.受扭箍筋

受扭箍筋必須做成封閉式，且應沿截面周邊布置。箍筋末端彎折135°，彎鉤端頭平直段長度不應小于10d。受扭箍筋的間距s及直徑d

均應滿足受彎構件的最大箍筋間距smax及最小箍筋直徑的要求。矩形截面彎剪扭構件的截面設計計算步驟

已知：截面的內(nèi)力M、V、T，截面尺寸，材料強度等級

求：縱向鋼筋及箍筋截面面積

（1）驗算截面尺寸

①