第7章 受扭构件承载力(孟宪宏)ppt课件.ppt

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1、第7章受扭构件承载力7.1概述7.2开裂扭距7.3纯扭构件承载力计算7.4弯剪扭构件的扭曲承载力计算1.受扭构件的类型平衡扭转:若构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡条件求出,与构件刚度无关,则称为平衡扭转。协调扭转:在超静定结构中，扭距是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭距大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为协调扭转。1.混凝土开裂前的应力状态材料屈服应力分布2.矩形截面开裂扭矩若将混凝土视为弹性材料，则当时，构件将出现裂缝，此时开裂扭矩为（9－1）式中a为与h/b有关的系数，当h/b＝1∼10时，a＝0.208∼0.313。若将混凝土视为理想的弹塑性材料，则其塑性极限扭矩为（9－2）式

2、中Wt为截面抗扭塑性抵抗矩。试验表明：<<＝0.87∼0.97≪规范≫偏于安全取0.7,开裂扭矩为（9－3）式中1.变角空间桁架模型基本假定混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆，其倾角为a；纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；忽略核心混凝土的抗扭作用及钢筋的销拴作用。corcorcor根据弹性薄壁管理论，在扭矩T作用下，沿箱形截面侧壁中产生大小相等的环向剪力流q。（9－4）式中为核心截面面积，；扭剪应力；箱形截面侧壁厚度。斜压杆倾角为a，其平均压应力sc，斜压杆的总压力为D。由图示平衡条件有：（9－5）cor混凝土平均压应力（9－6）令纵筋拉力（9－7）箍

3、筋拉力所以若各侧壁的箍筋面积Ast1相同，则a相同全部纵筋拉力的合力（9－8）将式（9－4)代入上式可得（9－9）截面核心部分周长将式（9－4)代入式（9－8）可得箍筋拉力（9－10）将式（9－4)代入式（9－6）可得混凝土平均压应力（9－11）公式（9－4）、（9－9）、（9－10）和（9－11）是按变角桁架模型得出得四个基本静力平衡方程。若构件属于适筋受扭构件，即混凝土压坏前纵筋和箍筋应力均达到屈服强度，则有则由（9－9）和（9－10）可得将上两式消去Tu或a，可得（9－12）（9－13）式中为受扭纵筋和箍筋的配筋强度比（9－14）上述讨论的是截面对称配筋情况，若为非对称配筋，则按较少

4、一侧配筋的对称配筋截面计算。当z=1的特殊情况，a=450,则有当z不等于1时,在纵筋（或箍筋）屈服后产生内力重分布，倾角a也会发生变化。试验表明，若a=300∼600，由式（9－12）可得z=3∼0.333，若纵筋和箍筋配筋适量，则构件破坏时，纵筋和箍筋均能达到屈服强度。为了限制构件在使用荷载作用下的裂缝宽度，一般取≤≤或0.36≤z≤2.778（9－15）（9－16）由式（9－11）可知，sc与Acortd成反比。由式（9－1）可知，截面极限承载力Tu与Acor/s成反比。即Acor越大，则sc越小，而Tu越大。而是由钢筋的骨架尺寸决定的，因此，为了防止构件超筋脆性破坏，必须限制截面尺

5、寸，使混凝土的sc得到控制2.≪规范≫的配筋计算方法1.02.01.02.00.35（9－13）式（9－17）式图计算值与试验值比较（9－17）1)对hw/b≤6的矩形截面（hw=ho)弯矩、剪力作用平面corcorcorcorcorcor≤国内外试验表明，若z=0.5∼2.0范围内变化，构件破坏时，其纵筋和箍筋均可达到屈服强度。≪规范≫取0.6≤z≤1.7，当z1.7时,按z＝1.7计算。2)对hw/tw≤6的箱形截面（9－18）式中箱形截面壁厚，其值不应小于bh/7；箱形截面壁厚影响系数，ah=2.5tw/bh，当ah>1时，取ah＝1。箱形截面受扭塑性抵抗矩为（9－19）2)对T

6、形和I形截面截面划分的原则：保持腹板截面的完整性腹板截面受扭塑性抵抗矩为（9－20）受压翼缘截面受扭塑性抵抗矩为（9－21）受拉翼缘截面受扭塑性抵抗矩为每个矩形截面的扭距设计值可按下式计算（9－22）（1）腹板（9－23）（2）受压翼缘（9－24）（3）受拉翼缘（9－25）1.弯剪扭构件破坏形态在M、V和T的共同作用下，无腹筋构件的破坏形态与三个力的比例和配筋情况有关。1）弯型破坏特点M较大，V较小破坏面为翘曲面纵筋配量合适时，破坏时纵筋先屈服后混凝土被压坏，同受弯破坏T的存在使构件受弯承载力降低2）扭型破坏特点0.40.21.00.80.60.40.20.60.81.01.41.2g=3

7、.00g=2.00g=1.00弯型破坏扭型破坏图弯扭相关关系T较大，M和V较小g=fyAs/fyAs>1受压钢筋受拉先屈服，底部混凝土被压坏承载力由压钢筋的配筋量控制M对受扭承载力有一定提高对称配筋，总是受拉钢筋先屈服，而不会发生扭型破坏3）剪扭型破坏特点M较小，当T较大时，破坏以受扭破坏为主；当V较大时，破坏以受剪破坏为主截面某一长边的混凝土被压碎而导致构件破坏，若配筋适量，构件破坏时，与斜裂缝相交的纵筋达到屈服V和T