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1、第五章 受扭构件截面承载力计算,5. 1 纯扭构件承载力计算 一、工程实例,二、纯扭构件的破坏特征 1. 素混凝土纯扭构件,素混凝土纯扭构件,先在某长边中点开裂,形成一螺旋形裂缝，一裂即坏,三边受拉，一边受压,三、纯扭构件的开裂扭矩 1. 矩形截面纯扭构件,弹性材料,理想弹塑性材料,矩形截面的抗扭塑性抵抗矩,2. T形、 I形截面纯扭构件,5.1.2矩形截面纯扭构件配筋计算 5. 1. 2. 1受扭构件的试验研究分析,当扭矩很小时，混凝土未开裂，钢筋拉应力也很低，构件受力性能类似于无筋混凝土截面。随着扭矩的增大，在某薄弱截面的长边中点首先出现斜裂缝，此时扭矩稍大于开裂扭矩Tcr。斜裂缝出现后，
2、混凝土卸载，裂缝处的主拉应力主要由钢筋承担，因而钢筋应力突然增大。当构件配筋适中时，荷载可继续增加，随之在构件表面形成连续或不连续的与纵轴线成约3555的螺旋形裂缝。扭矩达到一定值时，某一条螺旋形裂缝形成主裂缝，与之相交的纵筋和箍筋达到屈服强度，截面三边受拉，一边受压，最后混凝土被压碎而破坏。破裂面为一空间曲面。,1）少筋破坏 当纵筋和箍筋中只要有一种配置不足时便会出现此种破坏。斜裂缝一旦出现，其中配置不足的钢筋便会因混凝土卸载很快屈服，使构件突然破坏。破坏属于脆性破坏，类似于粱正截面承载能力时的少筋破坏。设计中通过规定抗扭纵筋和箍筋的最小配筋率来防止少筋破坏；,2）适筋破坏 如前所述，当构件
3、纵筋和箍筋都配置适中时出现此种破坏。从斜裂缝出现到构件破坏要经历较长的阶段，有较明显的破坏预兆，因而破坏具有一定的延性。,4）部分超筋破坏 当纵筋或箍筋其中之一配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，配置过多的钢筋达不到屈服，破坏过程有一定的延性，但较适筋破坏的延性差。,3）超筋破坏 当纵筋和箍筋都配置过多时出现此种破坏。破坏时混凝土被压碎，而纵筋和箍筋都不屈服，破坏突然，而延性差，类似于梁正截面设计时的超筋破坏。设计中通过规定最大配筋率或限制截面最小尺寸来避免。,纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋与箍筋对应的体积比和强度比的乘积,5.1.2.2 纯扭构件抗扭承载力计算,1）矩形截面,式中 f
4、yv抗扭箍筋抗拉强度设计值； Ast1抗扭箍筋的单肢截面面积， s 抗扭箍筋的间距； Acor截面核芯部分面积，即由箍筋内表面所围成的截面面积；,构造：,【例题5.1】已知钢筋混凝土矩形截面纯扭构件，b*h=200mm*400mm,承受的扭矩设计值T=8. 6kN.m，混凝土C30，纵筋与箍筋均为HPB235级，计算其抗扭纵筋与箍筋。,5.1.3 T形或工字形截面 对于T形或工字形截面构件，规范将其划分为若干个矩形截面，然后按矩形截面分别进行配筋计算。矩形截面划分的原则是首先保证腹板截面的完整性，然后再划分受压和受拉翼缘，如图所示。划分的矩形截面所承担的扭矩，按其受扭抵抗矩与截面总受扭抵抗矩的
5、比值进行分配。,截面总的受扭塑性抵抗矩为,有效翼缘宽度应满足bf b+6hf 及bf b+6hf的条件，且hw/b6。,5.2 弯、剪、扭构件的承载力计算,5.2.1 扭矩对受弯、受剪承载力的影响,1）弯型破坏 在配筋适当的条件下，扭弯比较小时，裂缝首先在构件弯曲受拉的底面出现，然后向两侧面发展，破坏时底面和两侧面开裂，形成螺旋形扭曲破坏面，与之相交的纵筋及箍筋都达到受拉屈服强度，最后使处于弯曲受压的顶面压碎而破坏。,2）扭型破坏 当扭弯比和扭剪比都比较大且构件顶部纵筋少于底部纵筋时，尽管弯矩作用使顶部纵筋受压，但由于顶部纵筋少于底部纵筋，在构件顶部由扭矩产生的拉应力超过弯矩所产生的压应力，使
6、顶部首先开裂，裂缝向两侧延伸，破坏时顶部及两侧面开裂，形成螺旋形扭曲破坏面，与之相交的钢筋达到其抗拉屈服强度，最后使构件底面受压而破坏。,3）剪扭型破坏 当剪力和扭矩都较大时，由于剪力与扭矩所产生的剪应力的相互迭加，首先在其中一个侧面出现裂缝，然后向顶面和底面扩展，使该侧面、顶面和底面形成扭曲破坏面，与之相交的纵筋与箍筋都达到其抗拉屈服强度，最后使另一侧面被压碎而破坏。,t 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,0.5t1.0。,5.2.2 弯、剪、扭构件承载力的计算公式,在用以上各式进行计算时，当t 1.0时，不考剪力对混凝土受扭承载力的影响，即取t =1.0。,受扭承载力公式仍采用式,以集中荷
7、载为主的独立梁,5.2.3 截面尺寸限制及最小配筋率 1）截面尺寸限制条件,为了避免超筋破坏，构件截面尺寸应满足下式要求,2）构造配筋问题 构造配筋的界限：当满足下式要求时，箍筋和抗扭纵筋可采用构造配筋。,最小配筋率：配箍率必须满足以下最小配箍率要求,抗扭纵筋最小配筋率为,（3）简化计算的条件,1）不进行抗剪计算的条件：,一般构件,受集中荷载作用（或以集中荷载为主）的矩形截面独立构件,2）不进行抗扭计算的条件：, 验算截面尺寸； 验算构造配筋条件； 确定计算方法，即是否可简化计算； 根据M值计算受弯纵筋； 根据V和T计算箍筋和抗扭纵筋； 验算最小配筋率并使各种配筋符合规范构造要求。,（4）截面
8、设计的主要步骤,【5-2】今一钢筋混凝土连续梁受均布荷载作用，截面尺寸为bh =300mm600mm，asas45mm，混凝土保护层厚度为25mm；在支座处承受的内力： M90kNm ，V103.8kN，T28.3kNm。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。,【解】,（1）验算截面尺寸,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。,（2）验算是否能进行简化计算,故剪力和扭矩都不能忽略，不能进行简化计算。,（3）计算箍筋（取1.2）,计算抗剪箍筋,计算抗扭箍筋,箍筋为抗剪与抗扭箍筋得叠加，即：,（4）计算抗扭纵筋,（5）计算抗弯纵筋,根据计算得As630mm2 。（具体过程略）,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20mm的钢筋，实配As941mm2 。,底面配筋面积为：,选取2根直径为14mm的钢筋，实配As308mm2 。,梁侧面中部各配1根直径为14mm的钢筋。配筋如下图所示。,
