混凝土结构设计原理6_钢筋混凝土受扭构件.ppt

当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时，弯矩起主导作用。裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面。底部纵筋同时受弯矩和扭矩产生拉应力的叠加，如底部纵筋不是很多时，则破坏始于底部纵筋屈服，承载力受底部纵筋控制。受弯承载力因扭矩的存在而降低。 当弯矩较小，对构件的承载力不起控制作用，构件主要在扭矩和剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破坏。裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）中点开始出现，并向顶面和底面延伸，最后在另一侧长边混凝土压碎而达到破坏。如配筋合适，破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服。当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以受剪破坏为主。由于扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加，因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力，其相关作用关系曲线接近1/4圆。 当扭矩较大,弯矩和剪力较小,且顶部纵筋小于底部纵筋时发生。扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，所以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件破坏是由于顶部纵筋先达到屈服，然后底部混凝土压碎，承载力由顶部纵筋拉应力所控制。由于弯矩对顶部产生压应力，抵消了一部分扭矩产生的拉应力，因此弯矩对受扭承载力有一定的提高。但对于顶部和底部纵筋对称布置情况，总是底部纵筋先达到屈服，将不可能出现扭型破坏。 无腹筋构件 试验研究结果表明，弯扭承载力的相关性问题牵涉的因素较多，其较准确的表达式必然相当复杂，不适于在实际设计中应用。《规范》给出弯扭构件承载力的实用计算法，即采用所谓的“叠加法”，分别按抗弯和抗扭进行计算并求相应的纵向钢筋和箍筋，然后将相应的钢筋截面面积进行叠加，即弯扭构件的纵筋用量为受弯的纵筋和受扭的纵筋截面面积之和，而箍筋用量则由受扭箍筋所决定。 受扭构件也是一种基本构件 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出；受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。 理想塑性材料在截面某点应力达到极限强度时，构件并不会立即破坏，直到截面上应力全部达到极限强度时，构件才达到极限承载力。 少筋破坏：裂后钢筋应力激增，构件破坏 适筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，钢筋屈服，混凝土压碎，构件破坏 超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，钢筋未屈服 部分超筋破坏：裂后钢筋应力增加，继续开裂，混凝土压碎，构件破坏，纵筋或箍筋未屈服 对于箍筋和纵筋配置都合适的情况，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服，然后混凝土压坏，与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。 当配筋数量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，与受弯少筋梁类似，呈受拉脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。 当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。受扭构件的这种超筋破坏称为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。 由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成，当两者配筋量相差过大时，会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏情况。 6.1.4 T形和工字形截面钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算 计算方法： 1）分别计算腹板、翼缘的截面抵抗矩； 2）按照总截面抵抗矩的比例分配扭矩； 3）根据分配的扭矩分别计算相应位置的配筋，最后统一选配钢筋。 各矩形块承担的扭矩为： （a）腹板 （b）受压翼缘 （c）受拉翼缘 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.1 纯扭构件 6.1.5 箱形截面纯扭构件 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.1 纯扭构件 箱形截面纯扭构件承载力计算 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.1 纯扭构件 6.2 剪扭及弯剪扭构件承载力设计方法 矩形截面弯剪扭构件的受力特征 T V T M 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.2 剪扭及弯剪扭构件 弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和配筋情况有关，主要有三种破坏形式： 弯型破坏 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.2 剪扭及弯剪扭构件 剪扭型破坏 扭型破坏 6.2.1 剪扭构件的承载力计算 剪扭构件的承载力相关性 1、 矩形截面构件 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.2 剪扭及弯剪扭构件 混凝土部分承载力相关关系可近似取1/4圆 取： bt ：受扭承载力降低系数 bv ：受剪承载力降低系数 第6章 钢筋混凝土受扭构件 6.2 剪扭及弯剪扭构件 《规范》采用AB、BC、CD三段直线来近似相关关系。 AB段：bv = Vc /Vc0≤0.5，剪力的影响很小，取bt = Tc /Tc0 =1.0； CD段：bt = Tc /Tc0≤0.5，扭矩影响很小，取bc = Vc /Vc0=1.0； BC段直线为， 注意：此时bt 和bv的范围为0.5~1.0 第6章 钢