第六章---受扭构件截面承载力计算

第六章受扭构件截面承载力计算平衡扭转：由荷载直接作用。6.1概述平衡扭转协调扭转：由于变形协调关系所产生的受扭。约束扭转6.2试验研究一、纯扭构件的破坏特征1.素混凝土矩形截面三面开裂，一面受压，空间扭曲斜裂面；脆性破坏，抗扭承载力很低。三面开裂，一面受压，螺旋形主裂缝，破裂面为一空间曲面。2.钢筋混凝土矩形截面螺旋形裂缝3、受扭构件的配筋方式横向箍筋和纵筋承担扭矩。箍筋：封闭。纵筋：沿截面周边均匀对称布置，尤其对角必须布置受扭纵筋。二、钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态2.少筋破坏纵筋和箍筋中配置过少，脆性破坏。1.适筋破坏纵筋和箍筋都配置适中，延性破坏。4.部分超筋破坏箍筋和纵筋比例不合适,破坏过程有一定的延性。3.超筋破坏纵筋和箍筋都配置过多，脆性破坏。（一）矩形截面：ttcrWfT7.0)3(62bhbWttetcrWfT弹ttcrWfT塑规范规定：6.3建筑工程中受扭构件承载力计算1.开裂扭矩Tcr：一、纯扭构件承载力计算：2、抗扭承载力计算corstyvttuAsAfWfTT12.135.0配筋强度比ζ——受扭纵筋与封闭箍筋的体积比和强度比的乘积《规范》规定0.6≤ζ≤1.7.设计时常取ζ=1.0～1.2。(a)截面核心(b)纵筋与箍筋对应的体积1、截面划分的原则将T形划分为若干矩形截面，分为腹板、受拉、受压翼缘。（二）T形或工字形截面纯扭构件bbf'hf'hfhwhbf)3(62bhbWtw)(22bbhWfftfbbf'hf'hfhwhbf)(22bbhWfftftftftwt2、划分的各矩形截面受扭塑性抵抗矩有效翼缘宽度应满足bf'≤b+6hf'及bf≤b+6hf的条件，且hw/b≤6。3、扭矩分配腹板：受压翼缘：受拉翼缘：二、弯剪扭构件承载力计算（一）剪-扭相关关系◆计算中的简化处理部分相关：混凝土部分相关，钢筋部分不相关00ccvcctVVTT，令ABCD122COCCOCTTVV5.1COCCOCVVTTAB段，v≤0.5，t=1.0；忽略剪力CD段，t≤0.5，c=1.0；忽略扭矩BC段直线为，0015.1cctVTTV剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数βt(1)一般剪扭构件的βt(2)集中荷载作用下矩形截面剪扭构件的βt05.015.1bhWTVtt01.510.2(1)ttWVTbh0.15.0t（二）剪扭构件的计算corstyvtttuAsAfWfTT12.135.0000.7(1.5)1.25svuttyvAVVfbhfhs1.计算公式受扭承载力公式受剪承载力公式000.1)5.1(175.1hsAfbhfVVsvyvttu或scuTTTscuVVVsctTT0scvVV0ttfWTbhV7.002.截面尺寸限制及最小配筋率1）截面尺寸限制条件2）构造配筋hw／b≤4hw／b＝6若不满足应加大截面尺寸和提高混凝土等级cctfWTbhV25.08.00cctfWTbhV2.08.003）最小配筋率，若，取yvtsvstsvffbsA28.0min,4）构造要求：抗扭纵筋的间距不大于200mm，且不大于b◆将受弯与受扭所需纵筋分别计算后进行叠加◆对剪扭作用考虑混凝土项的相关作用1、简化处理（三）弯剪扭构件计算方法◆受扭箍筋和受剪箍筋采用简单叠加方法（1）纵筋配置方法受弯纵筋As和A's剪扭共同作用，抗扭纵筋（均匀对称布置）叠加（相应位置）（2）箍筋的配置方法抗剪箍筋抗扭箍筋叠加2.简化计算（1）不进行抗剪计算的条件：00.35tVfbh或00.8751tVfbh为弯扭构件受弯构件正截面纯扭的受扭承载力（2）不进行抗扭计算的条件：ttWfT175.0为弯剪构件受弯构件正截面和斜截面①验算截面尺寸；②验算构造配筋条件；③确定计算方法，即是否可简化计算；④根据M值计算受弯纵筋；⑤根据V和T计算箍筋和抗扭纵筋；⑥验算最小配筋率并使各种配筋符合《规范》构造要求。3、计算步骤：三、T型截面的配筋计算腹板：同时承受V和Tw作用，按剪扭相关公式计算；翼缘：仅承受Tf’及Tf作用，按纯扭公式计算；【6-1】一钢筋混凝土连续梁受均布荷载作用，截面尺寸为b×h=300mm×600mm，as＝as'＝35mm，混凝土保护层厚度为25mm；在支座处承受的内力：M＝90kN·m，V＝103.8kN，T＝28.3kN·m。采用的混凝土强度等级为C25，纵向钢筋为HRB335，箍筋为热轧HPB235级钢筋。试确定该截面配筋。（1）验算截面尺寸及构造配筋条件2231(3)300360030022500000mm66tbWhb0103800283000001.87MPa300565225000000.250.251.011.92.98MPa0.70.71.270.89MPatcctVTbhWff【解】225000008.0283000005653001038008.00tWTbhV0103800283000001.87MPa300565225000000.250.251.011.92.98MPa0.70.71.270.89MPatcctVTbhWff0103800283000001.87MPa300565225000000.250.251.011.92.98MPa0.70.71.270.89MPatcctVTbhWff因此，截面尺寸满足要求，但需要按计算确定抗剪和抗扭钢筋。00.350.351.2730056575342.751038000.1750.1751.2722500000500062528300000tttfbhVfWT故剪力和扭矩都不能忽略，不能进行简化计算。（2）确定计算方法（3）计算抗弯纵筋201554,55.0082.0211mmfhbfAycsbs符合要求%2.0%33.05653005540bhAs079.05653009.110.1109026201bhfMcs（4）计算箍筋①计算抗剪箍筋01.510.51.51.271.01038002250000010.5283000003005651.0tttWVTbh因此，取000.7(1.5)1.25svttyvAVfbhfhs由可得：111038000.7(1.51.0)1.2730056521.252105650.096svvsvvAsAs由上式解得：②计算抗扭箍筋（取ζ＝1.2）10.351.2sttttyvcorATfWfAs由可得：11283000000.3511.27225000002101.21.21375000.482sttsttAsAs由上式解得：箍筋为抗剪与抗扭箍筋得叠加，即：110.0960.4820.578svtsvstvtAAAsss＝10@130,78.50.578130svtAs若选用则＝＝0.604满足。178.50.402%300130svsvnAbs2配箍率＝,min1.270.280.280.169210tsvyvffsv最小配箍率＝＝％满足要求。（5）计算抗扭纵筋121.22100.4822250550300648mmyvstcorstlyfAuAfs,min,min0.60.00242stltstlyAfTbhVbf,min648==0.0036300600stlstlstlAbh满足最小配筋率要求。假定抗扭纵筋对称布置，每侧三根钢筋，顶面应有两根钢筋与抗弯钢筋叠加，顶部纵筋面积为：选取3根直径为18mm的钢筋，实配As＝763mm2。底面配筋面积为：2648216mm3sA＝选取2根直径为12mm的钢筋，实配As＝226mm2。27705543648mmAs梁侧面中部各配1根直径为12mm的钢筋。配筋如下图所示。1212181301.掌握矩形、T型截面受扭塑性抵抗矩的计算公式。2.在纯扭构件承载力的计算中，ζ的含义是什么？3.理解钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态。4.理解纯扭构件截面限制条件及构造配筋界限的意义。5.在剪扭构件的承载力计算公式中为什么要引用系数βt?系数βt的取值范围?6.掌握弯剪扭构件的计算方法及构造要求。本章的主要内容