第6章 受扭构件扭曲截面承载力.ppt

扭型破坏： 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。 T M 剪扭型破坏： 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。 T V 剪扭相关性 规范经简化后的结果为 ： （1）当Tc/Tco≤ 0.5时，即T≤ 0.175ftWt时，可忽略扭矩影响，按纯剪构件设计； （2）当Vc/Vco ≤ 0.5时，即V≤ 0.35ftbh0时，可忽略剪力影响，按纯扭构件设计； （3）当T0.175ftWt和V 0.35ftbh0时，要考虑剪扭的相关性。 剪力的存在会降低截面的抗扭能力； 同样，扭矩的存在也会降低截面的抗剪能力。 2. 在剪扭共同作用下，为避免主压应力方向混凝土的抗力被重复利用， 用系数 来考虑在剪扭双重作用下混凝土的承载力降低； 试验表明：在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，各项承载力是相互关联的，其相互影响十分复杂。设计中通常简化为： 1. 抗弯所需的纵筋要单独计算，在弯曲受拉区抗弯纵筋 要与抗扭纵筋叠加； 3. 近似采用抗剪和纯扭计算公式分别计算抗扭箍筋与抗 剪箍筋，然后叠加。 第6章 受扭构件扭曲截面承载力 第 6 章 受扭构件扭曲截面承载力 混凝土结构设计原理 主要内容： 概述 纯扭构件扭曲截面承载力计算 复合受扭构件承载力计算 重点： 纯扭构件扭曲截面承载力计算 复合受扭构件承载力计算 扭转是五种基本受力状态之一，以雨蓬为例： § 6.1 概述 雨蓬梁要承受弯矩、剪力和扭矩。工程中只承受纯扭作用的结构很少，大多数情况下结构都处于弯矩、剪力、扭矩等内力共同作用下的复杂受力状态。 雨蓬板根部的剪力就是作用在雨蓬梁上的均布荷载， 雨蓬板根部的弯矩就是作用在雨蓬梁上的均布扭矩， 雨蓬梁承受雨蓬板传来的均布荷载及均布扭矩。 吊车的横向水平制动力及吊车竖向轮压偏心都可使吊车梁受扭，屋面板偏心也可导致屋架受扭。 制动力 轮压 在静定结构中，扭矩是由荷载产生的，可根据静力平衡条件求得，与构件的抗扭刚度无关，称为平衡扭转（Equilibrium Torsion）。计算确定构件的截面尺寸和配筋。 偏心轮压 制动力 偏心轮压和吊车横向水平制动力都会产生扭矩 T 螺旋楼梯中扭矩也较大 扭转构件的分类——平衡扭转 在超静定结构中，扭矩是由于相邻构件的变形互相受到约束而产生的，称为协调扭转（Compatibility Torsion）。 例如：单向板肋梁楼盖中次梁的一端支承在边梁上，次梁在荷载下在支承处要发生转角，节点处的变形协调，将迫使边梁扭转。不能仅由静力平衡条件求得，还应根据次梁端支座处的转角与该处边梁扭转角的变形协调 条件来决定。其与抗扭刚度有关，且会产生内力重分布。通过受扭构造要求保证。 边梁 扭转构件的分类——协调扭转 抗扭钢筋的形式 抗弯 —— 纵向钢筋； 抗剪 —— 箍筋或箍筋+弯筋； 抗扭 —— 箍筋+沿截面周边均匀布置的纵筋，且箍筋与纵筋的比例要适当。 受扭构件分类 纯扭 剪扭 土木工程中少见； 弯扭 弯剪扭：土木工程中常见 。 § 6.2 扭曲破坏的机理与形式 理想匀质构件的受扭裂缝从主拉应力最大处开始，受扭裂缝应当呈螺旋形。 螺旋形裂缝 σpt σpt 破坏面呈一空间扭曲曲面 受扭钢筋 纵向钢筋 箍筋 虽然螺旋配筋抗扭最好，但工程中通常采用由箍筋与抗扭纵筋组成的钢筋骨架来抵抗扭矩，不但施工方便，且沿构件全长可承受正负两个方向的扭矩。 受压区 工程中由于受力不完全对称，构件会突然破坏，形成由歪斜裂缝形成的空间扭曲破坏面，三面开裂一面受压, 如图。 T 螺旋形裂缝 受压边