受扭构件扭曲截面承载力课件.ppt

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1、第5章受扭构件扭曲截面承载力平衡扭转与协调扭转图例(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁5.1概述扭转的类型平衡扭转：雨蓬梁，吊车梁协调扭转：平面折梁，边框架主梁平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化，而协调扭转的扭矩与刚度变化相关。实际构件受扭的情况：纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭–––梁地震荷载作用下的角柱承受扭矩–––柱两类扭转的差别：裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力性能，符合圣维南弹性扭转理论。图所示为理论计算曲线与试验曲线的对比关系。扭矩T(kN∙m)Tcr扭转角φ（deg/m）开裂前性能5.2试验研究分析裂缝出现后，构件截面的扭转刚度降低，受扭钢筋用量

2、越少，构件截面的扭转刚度降低越多。纯扭构件开裂后性能箍筋拉应变扭矩T(kN∙m)TuTcr扭转角φ（deg/m）5.3矩形截面纯扭构件的承载力试验表明：当tp>ft长边中点先裂，然后延伸至上、下短边，形成三面受拉，一面受压的空间扭曲面、脆性破坏。矩形截面受扭构件Ttp弹性分析：认为材料塑性充分发展，全截面从表面至中心达到max所计算的扭矩抗力。若砼为弹性材料，当最大扭剪应力或最大主拉应力达到砼抗拉强度ft时，构件开裂，开裂扭矩：塑性分析扭剪应力分布但混凝土即非弹性材料又非理想塑性材料，故实际梁的扭矩抗力按介于两者之间的弹塑性材料考虑：素梁开裂扭矩计算公式：Tcr=0.7ft

3、Wt对于矩形截面：受扭钢筋的配筋形式最理想的配筋方式是在靠近表面处设置呈45°走向的螺旋形钢筋，因此，分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成抗扭骨架。抗扭骨架受扭要配抗扭钢筋开裂形成大约45°方向的螺旋式裂缝选用变角度空间桁架模型施工不便反向扭矩失效但变角度空间桁架模型变角空间桁架模型理论的基本假定：（1）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；（2）纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；（3）忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。抗扭钢筋配筋率对受扭构件受力性能的影响–––适筋构件–––部分超筋构件当箍筋或纵筋数量过多时，开裂抗扭钢筋受力

4、T钢筋部分屈服形成空间扭曲破坏面当纵筋和箍筋的配置适当，开裂抗扭钢筋受力T钢筋屈服形成空间扭曲破坏面T破坏特征与纵筋和箍筋的数量有关开裂表面形成螺旋裂缝抗扭钢筋受力当纵筋和箍筋或其中之一过少时当纵筋和箍筋都配置过多，开裂抗扭钢筋受力T钢筋在砼压碎时未屈服–––少筋构件–––超筋构件从以上分析，要破坏有征兆，且承载力高，材料充分利用、只能采用前两种，应采取措施避免后两种。同时要材料充分发挥作用，抗扭纵筋和箍筋应合理搭配。–––纵向钢筋和箍筋的配筋强度比值实验表明：两种钢筋要有效发挥抗扭作用，应控制两者的用量比。＞1.7时，取=1.7当=1.2，纵筋和箍筋的用量比最佳

5、当0.52.0一般两者可以发挥作用实验表明：––受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比公式的适用条件：避免少筋避免完全超筋比较计算公式与实验值《规范》规定的配筋计算方法剪扭相关性由于剪力的存在，抗扭承载力降低由于扭矩的存在，抗剪承载力降低剪扭相关关系Vc/Vc0Tc/Tc0ABCGD1.51.00.500.51.01.5t1.5–t矩形截面弯剪扭构件的承载力§5.4各种截面钢筋砼弯扭构件配筋计算的一般原则：纵筋分别按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力计算和配置；箍筋分别按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力按计算和配置。《规范》规定：1、当或式，仅按受弯构件的正截面受弯

6、承载力和纯扭构件扭曲截面受扭承载力分别进行计算。2、当时，仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算。《规范》规定：先按受弯构件求Asm梁底配筋As=Asm+平均分配到底边的Astl按剪、扭构件求相关弯、剪、扭矩形截面弯剪扭构件从图中看出，无腹筋构件的剪、扭相关性符合1/4圆规律。有腹筋梁，认为混凝土部分提供的抗扭。抗剪承载力之间也符合1/4圆相关性在钢筋抗剪、抗扭部分不作调整–––“部分相关”–––“部分不相关”弯扭相关性的考虑方法：即：对构件截面先分别按抗弯和抗扭进行计算，然后将所需的纵向钢筋数量按下法叠加。As=Asm+Ast/3《规范》采用“叠加法”AsmA

7、s＋＝叠加法图示矩形截面剪扭构件（1）剪扭构件的受剪承载力（2）剪扭构件的受扭承载力βt—剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数按《规范》的剪扭构件配筋计算方法（包括作用有多种荷载，且其集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况）：集中荷载下独立的钢筋砼剪扭构件βt—剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数对于剪力和扭矩共同作用下的箱形截面一般剪扭构件（1）剪扭构件的受剪承载力（2）剪扭构件的受扭承载力5.5T形和I形截面剪扭构件的承载力（1