混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算

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1、第五章          受扭构件承载力计算5．1、概述常见受扭构件：雨篷梁、吊车梁、现浇框架边梁等。扭转分类：平衡扭转——扭矩由平衡条件所决定，属于静定受扭构件。协调扭转——扭矩由变形连续条件所决定，属于超静定受扭构件。5．2、矩形截面纯扭构件承载力计算一纯扭构件开裂扭矩扭矩作用下，构件横截面产生剪应力，由材料力学知，截面上主拉应力σ=τ，其方向与构件轴线成450，当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，垂直于主拉应力方向混凝土开裂。《规范》开裂扭矩的计算公式：Tcr=0.7ftWt(5.2)对于矩形截面：若外扭矩大于构件开裂扭矩，则需

2、按计算配置抗扭钢筋，保证构件承载力需要。二、抗扭钢筋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竖直方向的两个分力，并布置抗扭纵筋和抗扭箍筋。1抗扭箍筋：按一定间距沿构件轴线方向布置。2抗扭纵筋：沿构件截面周边均匀对称的布置。三、纯扭构件破坏形态配置受扭钢筋后，可能出现四种破坏形态：A.纵筋和箍筋合适（适筋）：钢筋先受拉屈服，然后混凝土压碎；B.纵筋或箍筋过多（部分超筋）：纵筋或箍筋不能受拉屈服，混凝土压碎；C.纵筋和箍筋均过多（完全超筋）：纵筋和箍筋均不能受拉屈服，混凝土压碎；（脆性）D.纵筋和箍筋均太少

3、（少筋）：混凝土开裂后纵筋和箍筋立即受拉屈服，构件破坏；（脆性）设计中应避免出现BCD三种情况。四、纯扭构件承载力计算公式（5.9）式中：Acor=bcorhcor为截面核心部分面积。（bcor、hcor分别为从箍筋内皮计算的截面核心的短边和长边尺寸。ζ——纵筋和箍筋的配筋强度比。（5.4）建议：0.6≤ζ≤1.7（通常取1.0）公式适用条件：（1）防止超筋（通过限制最小截面尺寸）当hw/b≤4时T≤0.25βcfc×0.8Wt（5-10）当hw/b≥6时T≤0.20βcfc×0.8Wt当4＜hw/b＜6时，按线性内插法确定。（2）

4、防止少筋（通过限制最小配筋率）受扭纵筋最小配筋率：（5.12）受扭箍筋最小配箍率：（5.13）五、纯扭构件受扭钢筋计算步骤1、按式（5.10）验算构件截面尺寸是否符合要求；2、按式(5.9)计算所需受扭箍筋，选用箍筋直径和间距并按式（5.13）验算配箍率。3、将所选箍筋用量带入式（5.4）计算所需受扭纵筋；4、选择纵筋直径和根数，并按式（5.12）验算配筋率；5、画构件截面配筋图。5．3、弯扭构件和剪扭构件承载力计算一、矩形截面剪扭构件承载力计算所需钢筋：剪力——抗剪箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）扭矩——抗扭纵筋（沿构件截面周

5、边均匀对称布置）抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）由前所知：纯扭构件受扭钢筋计算：P133公式（5.9）受剪箍筋计算：P98公式（4.6）、（4.7）试验结果表明：构件的受剪承载力随扭矩的增加面减小，而构件的受扭承载力则随剪力的增大而减小，反之亦然。我们把构件抵抗某种内力的能力，受其它同时作用的内力影响的这种性质，称为构件承受各种内力的能力之间的相关性。规范考虑：剪力与扭矩的相关性且仅体现在相应的“混凝土项”。即：由于剪力（扭矩）的存在，将降低构件的抗扭（抗剪）承载力，因此在公式中的混凝土项部分引进降低系数剪扭构件承载力计算公

6、式：抗剪承载力：公式（5.16）或(5.17)抗扭承载力：公式（5.18）式中:系数按公式（5.14）或(5.15)计算。剪扭构件配筋计算思路：箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋ASV/S和抗扭箍筋ASt1/S,然后再叠加配筋，即按ASV/S+ASt1/S选择箍筋直径和间距。受扭纵筋：按式（5.4）计算。二、矩形截面弯扭构件承载力计算所需钢筋：弯矩——纵向受力钢筋（布置于受拉一侧）扭矩——抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置）抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）配筋计算思路：扭矩的存在使构件受弯承载力降低，弯

7、矩的存在使构件受扭承载力降低，但为简化计算，按纯扭构件和纯弯构件分别计算配筋。（纵筋可部分叠加配置）5．4、弯剪扭构件承载力计算配筋计算思路：箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋用量和抗扭箍筋用量，并叠加配筋。纵筋：按式（5.9）计算抗扭纵筋用量，按受弯构件正截面承载力计算公式计算抗弯纵筋用量，分别配筋或部分叠加配置。注：（1）配筋计算时，为防止少筋和超筋，应满足P134计算公式的适用条件。（2）当满足公式（5.21）时，抗扭纵筋和箍筋按其最小配筋率设置，只需对抗弯纵筋进行计算。配筋计算步骤：1．按公式（5-19）

8、验算构件截面尺寸（为防止超筋）；2.计算箍筋（1）按公式（5.16）或(5.17)计算抗剪箍筋ASV1/S（2）按公式（5.18）计算抗抗扭箍筋ASt1/S（3）按ASV1/S+ASt1/S选择箍筋间距和直径（4）验算配箍率（P134