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1、第七章第七章 钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件苏州科技学院苏州科技学院 土木工程学院土木工程学院唐兴荣唐兴荣 博博 士士 教教 授授二二O O一二年元月一二年元月构件开裂构件开裂怎样配置怎样配置钢筋钢筋来抵抗扭矩来抵抗扭矩? - ? - 受扭承载力计算受扭承载力计算抗扭抗扭纵筋、抗扭箍筋纵筋、抗扭箍筋第一节第一节 矩形截面纯扭构件承载力矩形截面纯扭构件承载力一、纯扭构件的开裂扭矩一、纯扭构件的开裂扭矩TcrTcr1 1、钢筋混凝土素混凝土构件在扭矩（钢筋混凝土素混凝土构件在扭矩（T T）作用下的裂缝的形成和发展作用下的裂缝的形成和发展构件开裂构件开裂 沿构件长边中线处混沿构件长边中线处混凝
2、土质量较差部位首先凝土质量较差部位首先出现近于出现近于4545o o初始斜裂缝，初始斜裂缝，并迅速变宽且向两相邻并迅速变宽且向两相邻边延伸，形成边延伸，形成空间斜曲空间斜曲面面而脆性破坏而脆性破坏2 2、钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩、钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩TcrTcr0.7-0.7- 混凝土为弹塑性材料，未能在整个截面完全塑性重分布混凝土为弹塑性材料，未能在整个截面完全塑性重分布 拉拉- -压复合受力，混凝土抗拉强度压复合受力，混凝土抗拉强度ftft小于单轴抗拉强度小于单轴抗拉强度ftft 混凝土内部微裂缝、局部缺陷等引起应力集中使混凝土强度降低混凝土内部微裂缝、局部缺陷等引起应力集中使
3、混凝土强度降低二、钢筋混凝土扭曲截面承载力计算二、钢筋混凝土扭曲截面承载力计算1 1、钢筋混凝土纯扭构件在扭矩作用下裂缝形成、发展和破坏、钢筋混凝土纯扭构件在扭矩作用下裂缝形成、发展和破坏 抗纽纵筋、抗纽箍筋量抗纽纵筋、抗纽箍筋量 抗扭纵筋和抗扭箍筋配置过少抗扭纵筋和抗扭箍筋配置过少 构件开裂构件开裂 长边中点出现长边中点出现4545o o斜裂缝，并向相邻面沿斜裂缝，并向相邻面沿4545o o （稍微延缓）稍微延缓） 螺旋线方向延伸，最后一个面上受压破坏螺旋线方向延伸，最后一个面上受压破坏 属于属于脆性破坏脆性破坏 设计中，采取构造措施：设计中，采取构造措施：最小纵筋和箍筋用量，最小纵筋和箍筋
4、用量，T T TcrTcr 抗扭纵筋和抗扭箍筋配置适量抗扭纵筋和抗扭箍筋配置适量 构件开裂构件开裂 陆续出现多条陆续出现多条4545o o螺旋裂缝，其中一条裂缝穿螺旋裂缝，其中一条裂缝穿 （延缓）（延缓） 越纵筋和箍筋达到屈服，这条斜裂缝向相邻越纵筋和箍筋达到屈服，这条斜裂缝向相邻 面迅速发展，最后一个面形成受压面而破坏面迅速发展，最后一个面形成受压面而破坏 属于属于延性破坏（低配筋构件）延性破坏（低配筋构件） 抗扭纵筋和抗扭箍筋配置过多抗扭纵筋和抗扭箍筋配置过多 构件破坏时，螺旋裂缝更多更密，在纵筋和箍筋均未屈服时，由构件破坏时，螺旋裂缝更多更密，在纵筋和箍筋均未屈服时，由于混凝土压碎而破坏
5、于混凝土压碎而破坏 属于属于脆性破坏（超配筋构件）脆性破坏（超配筋构件） 设计中：设计中：构造措施（限制截面尺寸）构造措施（限制截面尺寸） 抗扭纵筋和抗扭箍筋数量相差较大抗扭纵筋和抗扭箍筋数量相差较大 构件破坏时，仅配筋率较小的纵筋或箍筋达到屈服强度。构件破坏时，仅配筋率较小的纵筋或箍筋达到屈服强度。 属于属于延性破坏（部分超配筋构件）延性破坏（部分超配筋构件） 2 2、钢筋混凝土扭曲截面承载力计算、钢筋混凝土扭曲截面承载力计算斜压斜压杆：螺旋形裂缝间混凝土外壳杆：螺旋形裂缝间混凝土外壳弦弦 杆：纵向钢筋杆：纵向钢筋腹腹 杆：箍筋杆：箍筋 空间变角桁架模型空间变角桁架模型 钢筋应力接近屈服时，
6、核心截面混凝土退出工作钢筋应力接近屈服时，核心截面混凝土退出工作-箱形截面构件箱形截面构件（没有考虑混凝土抗扭作用；高配筋情况下，过高估计钢筋的作用）（没有考虑混凝土抗扭作用；高配筋情况下，过高估计钢筋的作用）受扭构件纵筋和箍筋的配筋强度比受扭构件纵筋和箍筋的配筋强度比(7-2) 空间桁架混凝土受压杆承担部分扭矩；空间桁架混凝土受压杆承担部分扭矩； 斜裂缝间骨料咬合力相当大，当沿斜裂缝方向发生相对滑移时，斜裂缝间骨料咬合力相当大，当沿斜裂缝方向发生相对滑移时，形成摩擦阻力，构成混凝土承担扭矩形成摩擦阻力，构成混凝土承担扭矩 考虑混凝土的抗扭作用考虑混凝土的抗扭作用3 3、适用条件、适用条件计算
7、公式与实验值的比较示意图计算公式与实验值的比较示意图第二节第二节 矩形截面弯剪扭构件承载力矩形截面弯剪扭构件承载力一、弯剪扭构件的破坏特征一、弯剪扭构件的破坏特征 由于弯矩较小，顶部纵筋少于底部纵筋，因此扭矩产生的拉应力由于弯矩较小，顶部纵筋少于底部纵筋，因此扭矩产生的拉应力就有可能抵消弯矩产生的压应力并使顶部纵筋先达屈服强度，最后使就有可能抵消弯矩产生的压应力并使顶部纵筋先达屈服强度，最后使构件底部受压而破坏构件底部受压而破坏 裂缝首先在侧面出现裂缝首先在侧面出现（剪力和扭矩产生的主拉应力方向相同的侧（剪力和扭矩产生的主拉应力方向相同的侧面）面），然后向顶面和底面扩展。破坏时与螺形裂缝相交的
8、纵筋和箍筋，然后向顶面和底面扩展。破坏时与螺形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉并达屈服强度，而受压区则靠近另一侧面受拉并达屈服强度，而受压区则靠近另一侧面（剪力和扭矩产生主拉（剪力和扭矩产生主拉应力方向相反的侧面）。应力方向相反的侧面）。二、弯剪扭构件计算模式二、弯剪扭构件计算模式 斜弯理论、变角空间桁架模型斜弯理论、变角空间桁架模型三、弯（三、弯（M M）扭（扭（T T）相关曲线相关曲线1 1、弯（、弯（M M）扭（扭（T T）相关曲线相关曲线2 2、计算方法（、计算方法（规范规范采用迭加法采用迭加法）四、剪（四、剪（V V）扭（扭（T T）相关曲线相关曲线1 1、剪（、剪（V V）扭（扭（T T）
9、相关曲线相关曲线 剪剪力的力的存在会降低构件的抗扭承载力；反之，扭矩的存在会降低存在会降低构件的抗扭承载力；反之，扭矩的存在会降低构件的抗剪承载力构件的抗剪承载力2 2、计算方法计算方法（迭加法：混凝土部分相关，钢筋部分不相关）（迭加法：混凝土部分相关，钢筋部分不相关） 修正后的受剪承载力计算公式修正后的受剪承载力计算公式 修正后的受扭承载力计算公式修正后的受扭承载力计算公式 按修正后的受剪承载力计算公式：按修正后的受剪承载力计算公式：抗剪箍筋抗剪箍筋 按按修正后的受扭承载力计算公式：修正后的受扭承载力计算公式：抗扭箍筋抗扭箍筋 + + 抗扭纵筋抗扭纵筋 迭加迭加五、弯剪扭作用构件计算五、弯剪扭作用构件计算纯纯弯构件承载力计算公式：弯构件承载力计算公式： 抗弯纵筋抗弯纵筋修正后受扭承载力计算公式：修正后受扭承载力计算公式： 抗扭纵筋抗扭纵筋 抗扭箍筋抗扭箍筋修正后受剪承载力计算公式：修正后受剪承载力计算公式： 抗剪箍筋抗剪箍筋 迭加迭加（受拉区抗扭纵筋（受拉区抗扭纵筋+ +抗弯纵筋抗弯纵筋）迭加迭加六、弯剪扭构件中箍筋和纵筋配筋率和构造要求六、弯剪扭构件中箍筋和纵筋配筋率和构造要求
