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1、钢筋混凝土与砖石结构,徐州建筑职业技术学院 土木工程分院,图6-1 平衡扭转与协调扭转图例,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6-2所示为理论计算曲线与试验曲线的对比关系。,裂缝出现后，构件截面的扭转刚度降低，受扭钢筋用量越少，构件截面的扭转刚度降低越多。,试验表明：,当tpft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。,图6-4 矩形截面受扭构
2、件,弹性分析：,图6-5 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：,1. 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。,图6-7 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。,2. 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,当纵筋
3、和箍筋或其中之一过少时, 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。,3. 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。,65, 受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比,在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，对hw/b6的矩形，hw/tw6的箱形截面和T形、I形截面（见图6-8）的受扭构件扭曲截面承载力采用不同的计算方法：,1. hw/b6的矩形截面,66,2. hw/b6的箱形截面,67,68,3. 对于T形、I形截面,将截面分成几个矩形截面进
4、行配筋计算，划分原则：先满足腹板截面的完整性，在划分受压翼缘和受拉翼缘的面积，如下图示：,各矩形截面所承担扭矩设计值的确定：,69,610,611,614,612,613,截面的总受扭塑性抵抗矩为：,615,T形、I形截面的腹板、受拉、受压部分的矩形截面受扭塑性抵抗矩计算公式为：,图6-11 剪扭相关关系,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”,弯扭相关性的三种破坏形式：,弯型破坏,扭型破坏,弯扭型破坏,构件的抗弯能力和抗扭能力之间的相互影
5、响关系。,M/T 较大,M/T 较小,弯型和扭型的交汇区,As/As，h/b，等,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/3,616,规范采用“ 叠加法”,1、矩形截面剪扭构件,617,618,（1）剪扭构件的受剪承载力,（2）剪扭构件的受扭承载力,t 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,619,（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,620,t 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,621,2、对于剪力和扭矩共同作用
6、下的箱形截面一般剪扭构件,622,623,（1）剪扭构件的受剪承载力,（2）剪扭构件的受扭承载力,集中荷载下独立的箱型剪扭构件,624,t 值按式621计算,3、 T形、I形截面剪扭构件的受剪承载力,（1）剪扭构件的受剪承载力,617,619,或按式（620）（ 621）计算，计算时应将T及Wt分别以Tw及Wtw代替。,可按：,（2）剪扭构件的受扭承载力,划分截面后，采用矩形截面公式分别计算计算，按T形截面要求替换相关系数。,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。
7、,规范规定： 1、当 或 式，仅按受弯构件的正截面受弯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。,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,1、矩形截面弯剪扭构件,2、T形截面弯剪扭构件,不考虑弯矩、剪力、扭矩的相关性，由受弯构件计算Asm；,剪力全部由腹板承担；,扭矩由腹板、受拉翼缘和受压翼缘共同承受，并按各部分截面的抗扭塑性抵抗矩分配。,腹板： 按弯剪扭受力状态计算,翼缘： 按弯扭构件计算,腹板：,受压翼缘：,受拉翼缘：,即：,（1）剪扭构件的受剪承载力
8、,（2）剪扭构件的受扭承载力,625,626,防止完全超筋破坏：,627,628,629,时，可仅按构造配纵筋和箍筋,或,防止少筋破坏：,箍筋,630,a、必须作封闭式箍筋，且沿截面周边布置； b、受扭箍筋做130弯钩，弯钩端头 10d； c、采用复合箍筋，截面内部箍筋不计。,a、纵筋间距 200mm和截面宽度； b、截面四角必须设置抗扭纵筋，其余在周边均匀布置； c、抗支座扭矩较大时，受扭纵筋应固在支座内。,箍筋,纵筋,已知：均布荷载作用下T形截面预制构件b h250 500mm； b 400 mm， hf=100mm；环境类别为一级，弯矩设计值M=70kNm，剪力设计值V=95kNm，扭矩
9、设计值T=10kNm。混凝土强度等级为C20。钢筋采用HRB335级钢筋，级钢筋；箍筋采用级钢筋 。,例6-1,求：所需的受弯、受剪及受扭钢筋,fc=9.6N/mm2，fy=300N/mm2 ft=1.10N/mm2 ，fyv=210N/mm2 (1) 验算构件截面尺寸 h0=500-35=465mm,【解】,截面尺寸满足要求，但须按计算配置钢筋,（2）确定计算方法,须考虑扭矩及剪力对构件受扭和受剪承载力的影响,（3）计算受弯纵筋,由于,故属于第一类的T形梁,（4）计算受剪及受扭钢筋,1）腹板和受压翼缘承受的扭矩,腹板：,受压翼缘：,2）腹板配筋计算,受扭箍筋计算,求得：,受剪箍筋计算得：,腹
10、板所需单肢箍筋总面积：,取箍筋直径为8的HPB235级钢筋，其截面面积为50.3mm2，得箍筋间距为,受扭纵筋计算：,梁底所需受弯和受扭纵筋截面面积,选3根直径16mm的HRB335钢筋，其截面面积为603mm2。,两侧边所需要受扭纵筋截面面积,选用的HPB335钢筋时,选1根直径12mm的HPB335钢筋，其截面面积为113.1mm2。,梁顶所需受扭纵筋的截面面积,选HRB235钢筋时：,选2根直径8mm的HPB235钢筋，其截面面积为101mm2。,3）受压翼缘配筋计算,受扭箍筋计算,求得：,选箍筋为直径8mm的双肢筋，采用HPB235钢筋，单肢Asv=50.3mm2 ，则箍筋间距为,受扭纵筋计算：,选4根直径8mm的HPB235钢筋，其截面面积为201.2mm2。,（4）验算腹板最小配箍率,实有配箍率,（5）验算腹板弯曲受拉纵筋配筋量,受弯构件纵筋最小配筋率,截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋最小配筋量为,（实配3根直径16mm的截面面积）,（6）翼缘受扭钢筋最小配筋旅和最小纵筋配筋率的验算,本题均已满足，验算从略。,已知：有一钢筋混凝土弯扭构件，截面尺寸b h200 400mm；环境类别为一级，弯矩设计值M=55kNm，扭矩设计值T=9kNm。混凝土强度等级为C25。纵向钢筋采用级钢筋；箍筋采用级钢筋 。,求：计算其配筋,
