受扭构件的扭曲截面承载力课件.ppt

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1、第八章受扭构件的扭曲截面承载力§8.1概述§8.2纯扭构件的实验研究§8.3纯扭构件的扭曲截面承载力§8.4弯剪扭构件的扭曲截面承载力§8.5在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩作用下钢筋混凝土矩形截面框架柱受扭承载力计算§8.6对属于协调扭转的钢筋混凝土构件扭曲截面承载力§8.7构造要求§8.1概述受扭构件也是一种基本构件两类受扭构件：平衡扭转约束扭转平衡扭转◆构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出◆受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。协调扭转◆对于超静定受扭构件，作用在构件上的扭矩除了静力平

2、衡条件以外，还必须由相邻构件的变形协调条件才能确定的。§8.2纯扭构件的实验研究8.2.1裂缝出现前的性能裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力性能，大体上符合圣维南弹性扭转理论，在扭矩较小时，其扭矩—扭转角曲线为直线，扭转刚度与按弹性理论的计算值十分接近，纵筋和箍筋的应力都很小。当扭矩稍大至接近开裂扭矩Tcr时，扭矩—扭转角曲线偏离了原直线。8.2.2裂缝出现后的性能1.根据材料力学可确定主拉应力方向，当主拉应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土即开裂；2.理论上应沿主拉应力方向布置钢筋。但为施工方便，将该主拉应力分解为水平和

3、竖直方向的两个分力，从而实际布置抗扭纵筋和抗扭箍筋。§8.3纯扭构件的扭曲截面承载力纯扭曲的扭曲截面承载力计算中，首先需要计算构件的开裂扭矩。如果扭矩大于构件的开裂扭矩，则还要按计算配置受扭纵筋和箍筋，以满足构件的承载力要求。否则，应按构造要求配置受扭钢筋。8.3.1开裂扭矩的计算一、开裂前的应力状态◆裂缝出现前，RC纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本吻合◆开裂前受扭钢筋的应力很低，可忽略钢筋的影响◆矩形截面受扭构件在扭矩T作用下截面剪应力分布◆最大剪应力tmax发生在截面长边中点二、矩形截面开裂扭矩按弹性理论，当主拉应力

4、stp=tmax=ft时按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上某一点达到强度时并不立即破坏。而是保持极限应力继续变形，扭矩仍可增加，直到截面上各点应力均达到极限强度，才达到极限承载力。此时截面上的剪应力分布分为四个区取极限剪应力为ft，分别计算各区的合力及其对截面形心的力矩之和，求得塑性极限扭矩◆混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之间的弹塑性材料，◆达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之间。◆根据实验结果，修正系数aT在0.87~0.97之

5、间◆《规范》为偏于安全起见，取aT=0.7◆由材料力学知，构件侧面的主拉应力stp和主压应力scp相等◆主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型。◆当主拉应力达到ft时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。◆对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一空间扭曲曲面。◆由材料力学知，构件侧面的主拉应力stp和主压应力scp相等◆主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型◆当主拉应力达到ft时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸◆对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏

6、面呈一空间扭曲曲面8.3.2扭曲截面受扭承载力的计算1.研究理论方法（自学）（1）变角度空间桁模型；（2）扭曲破坏面极限平衡理论。2.模型实验和统计分析8.3.3按《混凝土结构设计规范》的配筋计算方法1）矩形截面根据变角度空间模型或扭曲破坏面极限平衡理论，矩形截面纯扭构件抗扭承载力计算公式如下式中fyv——抗扭箍筋抗拉强度设计值；Ast1——抗扭箍筋的单肢截面面积，s——抗扭箍筋的间距；Acor——截面核芯部分面积，即由箍筋内表面所围成的截面面积；bcor，hcor——分别为核芯部分短边及长边尺寸；ζ——纵向钢筋与箍筋的

7、配筋强度之比；fy——纵向钢筋抗拉强度设计值；根据试验，当0.5≤ζ≤2.0时，破坏时纵筋和箍筋都能达到屈服。但为了稳妥起见，《规范》规定0.6≤ζ≤1.7。当ζ=0.2左右时，效果最佳。因此设计时通常取ζ=1.2～1.3。Ast1——对称布置的全部纵向钢筋截面面积；Ucor——截面核芯部分周长。2）T形或工字形截面对于T形或工字形截面构件，《规范》将其划分为若干个矩形截面，然后按矩形截面分别进行配筋计算。矩形截面划分的原则是首先保证腹板截面的完整性，然后再划分受压和受拉翼缘，如图所示。划分的矩形截面所承担的扭矩，按其受

8、扭抵抗矩与截面总受扭抵抗矩的比值进行分配。对腹板、受压和受拉翼缘部分的矩形截面抗扭塑性抵抗矩Wtw、Wtf′和Wtf分别按下列公式计算截面总的受扭塑性抵抗矩为有效翼缘宽度应满足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且hw/b≤6。§8.4弯剪扭构件的扭曲截面承载力8.4.1试验研究及破坏形态弯扭共同作用先弯后