1、混凝土结构,第 6章 受扭构件承载力计算,主讲教师：盛明强 课件制作：盛明强,主要内容：,受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算 构造要求,重点：,受弯构件受剪性能的试验研究 斜截面受剪承载力计算,受扭构件在工程中的应用,受扭构件所受扭矩分为(a) 平衡扭矩 和 (b) 协调扭矩,纯扭构件很少，大部分为弯、剪、扭共同工作。,平衡扭矩,由荷载直接作用，可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩 。如厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯都属于这一类扭矩作用的构件。,协调扭矩,在超静定结构中，由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩 。如现浇框架结构中的边主梁，当次梁在荷载作用
2、下受弯变形时，边主梁对次梁梁端的转动产生约束作用，根据变形协调条件，可以确定次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用。,矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能,a 当外扭矩较小时，受力情况类似于弹性体，如图 a 。b 随扭距增大，首先在长边中点达到 ；由于混凝土的塑性性能，构件并未开裂，如图b。c 随扭矩增大，塑性应力重分布，逐渐充分。最后，在构件长边首先出现与构件纵轴呈450斜裂缝，并很快向两窄面发展，最后形成三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，表现出明显的脆性。,6.1 纯扭构件承载力计算,素混凝土纯扭构件,破坏形态：a 当箍筋与纵筋适当时，发生适筋受扭破坏
3、；纵筋，箍筋先屈服，后混凝土被压碎 。b 当钢箍与纵筋配置过少，或箍筋间距过大，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏（限制最小配筋率和最大箍筋间距）。 c 当两种钢筋均过量时，混凝土被压碎，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏（限制最大配筋率或最小截面尺寸）。d 当钢箍和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多，称为部分超筋受扭破坏，有一部分塑性，但较小（受扭纵筋与箍筋的配筋强度比适中）。,矩形截面纯扭构件承载力计算公式,矩形截面: ,混凝土的抗扭作用 ; 箍筋与纵筋的抗扭作用 。,混凝土的抗扭能力 （ 同前）。 箍筋抗拉强度设计值。 箍筋单肢截面面积。 箍筋间距。 受扭纵筋与箍筋的强
4、度比（沿截面核心周长单位长度内的抗扭纵筋与沿构件长度方向单位长度内的单侧抗扭箍筋强度之比）。,由无腹筋剪扭构件的试验得知其相关关系大致为1/4圆：,为了简化计算，规范将1/4圆简化为三线段，由图可以看出 当 时，取 当 时，取 当 时，取,与 联立，得：,6.2 弯剪扭构件承载力计算,矩形剪扭构件承载力计算试验证明，当构件中既有剪力、又有扭矩作用时，构件的抗剪承栽力及抗扭承载力均有所降低，即二者存在相关性（承载力之间的性）。 规范采用了部分相关（混凝土）,部分叠加（钢筋）的计算公式 。,弯扭构件的承载力计算 为简化设计,混凝土结构设计规范采用简单的叠加法：首先拟定截面尺寸，然后按纯扭构件承载力
5、公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配置；再按受弯构件承载力公式计算所需要的抗弯纵筋，按受弯要求配置；对截面同一位置处的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数。,弯剪扭构件承载力计算,截面尺寸限制条件及构造配筋要求a 截面尺寸限制条件为了保证结构的截面尺寸及混凝土材料强度不致过小，使结构在破坏时混凝土不首先压坏，规范在试验的基础上，对钢筋混凝土剪扭构件，规定了截面的限制条件：当 时，当 时，当 时，按线性内插法确定。b 构造配筋界限 ，可按最小配筋率配筋,c 最小配筋率 规范在试验分析的基础上，对钢筋混凝土弯剪扭构件，规定了箍筋和纵筋的最小配筋率： 箍筋的配筋率应满足：纵向钢筋的配筋率应满足： 当 ；对箱形截面构件，式中的 应以 代替。,弯剪扭构件的承载力计算混凝土考虑剪扭的相关性；纵向钢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，面积叠加；箍筋分别按剪扭构件的受剪和受扭承载力计算，面积叠加。具体叠加方法见下表：,以上内容可参照混凝土结构设计规范7.6节。,
