项目六 受扭构件承载力计算.ppt

项目六 受扭构件的截面承载力计算 本章重点 1.了解实际工程中常见的受扭构件 2. 了解平衡扭转与协调扭转的区别 3 .掌握受扭承载力计算 4. 掌握受扭构件构造要求 构件的抗扭承载力与抗扭钢筋的用量有关，抗扭钢筋有抗扭箍筋和抗扭纵筋两部分组成，这两种钢筋的数量即强度相对大小对构件的承载力有一定影响，试验表明：当抗扭箍筋相对较少时，抗扭强度由抗扭箍筋控制，即多配的纵筋起不到提高抗扭强度的作用，当纵筋配置较少时，抗扭强度由抗扭纵筋控制。 3、破坏形式 我国《规范》采用剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数来考虑剪扭共同作用的影响。 2、剪扭构件的受扭承载力 三、受扭构件的构造要求 1:概述扭转的分类 * 6.1 概 述 两类受扭构件：平衡扭转和约束扭转 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出，与构件刚度无关，如图所示支承悬臂板的梁、偏心荷载作用下的梁（箱形梁、吊车梁），称为平衡扭转 。 对于平衡扭转，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。 在超静定结构，若扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小由楼板次梁支承点处的转角与该处边框主梁扭转角的协调条件所决定，称为协调扭转或附加扭转。 对于协调扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布进行扭矩计算。 6.2 纯扭构件的承载力计算 开裂扭矩等于构件即将开裂时截面单位面积上的内力对中心的力矩和，因此，开裂扭矩与开裂时截面上的应力有关，混凝土既不是弹性的，也不是完全塑性的，按弹性理论分析和塑性理论分析都不合适，《规范》给出的开裂扭矩计算公式，是近似采用塑性材料的应力分布计算，但要乘以降低系数。 截面受扭塑性抵抗矩 一、矩形截面素混凝土纯扭构件的开裂扭矩 二、钢筋混凝土纯扭构件承载力计算 1、纯扭构件的配筋 抗扭钢筋有两种：抗扭纵筋和抗扭箍筋，两者不可缺一，抗扭纵筋应沿构件截面的周边均匀布置。 当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，拉力卸给钢筋。随荷载增加，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸，并且形成许多新的裂缝，构件表面形成连续的螺旋状裂缝。当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。 2、配筋强度比z 试验表明，当0.5≤z ≤2.0范围时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服强度。但由于配筋量的差别，屈服的次序是有先后的。 《规范》建议取0.6≤z ≤1.7，设计中通常取z =1.2。 按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏、部分超筋破坏和超筋破坏。 ◆适筋破坏:箍筋和纵筋配置都适当，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，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。 ◆少筋破坏：当箍筋和纵筋配筋数量过少时，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，构件呈明显的脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。 ◆超筋破坏：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。 ◆部分超筋破坏：当箍筋和纵筋配筋量相差过大时，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。 4、钢筋混凝土纯扭构件承载力计算公式 《规范》给定的钢筋混凝土纯扭构件承载力计算公式为： 基本公式限制条件： （1)0.6≤ ? ≤1.7，当? 1．7时，按?＝1.7计算。 (2)为防止少筋脆性破坏，应限制最配筋率 6.3 弯剪扭构件的承载力计算 一、扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响 扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋拉应力增大，从而会使受弯承载力降低。而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。 一般剪扭构件： 集中荷载作用下的独立剪扭构件： 二、矩形截面弯剪扭构件承载力计算 1、剪扭构件受剪承载力 对于一般剪扭构件(均布荷载作用构件） 对于集中荷载作用下的剪扭构件 3、弯、剪、扭构件承载力 《规范》规定，对弯、剪、扭构件可采用“叠加法”进行设计 1、计算的简化 （1）当剪力V ≤0.35ftbh0或V ≤ ftbh0时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别进行计算； （2）当扭矩T≤0.175ftWt时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算。 （3）当满足以下