兰州理工大学混凝土结构设计原理课件第八章 受扭构件承载力计算.ppt

第八章 受扭构件承载力计算 8.2.2 T型截面构件的开裂扭矩： * * 扭转的类型 平衡扭转： 协调扭转： (a) (b) (c) (d) H e0 MT=He0 H 边框架主梁 次梁 雨蓬梁，吊车梁 平面折梁，边框架主梁 8.1 概 述 平衡扭转的扭矩不随构件的刚度变化而变化，而协调扭转的扭矩与刚度变化相关。 实际构件受扭的情况： 纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭 ––– 梁 地震荷载作用下的角柱承受扭矩 ––– 柱 两类扭转的差别： 试验表明： 当?tpft长边中点先裂，然后延伸至上、下短边，形成三面受拉，一面受压的空间扭曲面、脆性破坏。 T ? ?tp 8.2 构件的开裂扭矩 8.2.1 矩形截面构件的开裂扭矩 ? 弹性分析 ? 塑性分析 按材力导出外边缘?max时的扭矩比实测扭矩低很多。 认为材料塑性充分发展，全截面从表面至中心达到?max所计算的扭矩抗力。 wt ––– 抗扭性抵抗矩 对于矩形截面： 但混凝土并非理想塑性材料，故实际梁的扭矩抗力介于弹性分析和塑性分析结果之间 ?素梁纯扭抗扭承载力： —— 腹板部风矩形截面的受牛塑性抵抗拒 —— 受压区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩 —— 受拉区翼缘矩形截面的受扭塑性抵抗矩 8.3.1 抗扭配筋的形式 受扭 最理想的配筋方式是左靠近表面处设置呈45°走向的螺旋形钢筋，但 分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成抗扭骨架。 施工不便 反向扭矩失效 要配抗扭钢筋 开裂 形成大约45°方向的螺旋式裂缝 8.3 纯扭构件的受扭承载力计算 8.3.2 受扭构件的实验研究结果 ?T ? 破坏特征与纵筋和箍筋的数量有关 ? 当纵筋和箍筋或其中之一过少时 ? 当纵筋和箍筋的配置适当，开裂? 抗扭钢筋受力 ?T? ?钢筋屈服形成空间扭曲破坏面 开裂 表面形成螺旋裂缝 抗扭钢筋受力 ––– 少筋构件。 ––– 适筋构件。 ? 当纵筋和箍筋都配置过多，开裂?抗扭钢筋受力?T??钢筋在压碎时未屈服 ? 当箍筋或纵筋数量过多时，开裂?抗扭钢筋受力?T? ?钢筋部分屈服?形成空间扭曲破坏面 从以上分析，要破坏有征兆，且承载力高，材料充分利用、只能采用?、?两种，应采取措施避免? 、 ? 。同时要材料充分发挥作用，抗扭纵筋和箍筋应合理搭配。 ––– 部分超筋构件 –––完全超筋构件 实验表明：两种钢筋要有效发挥抗扭作用，应控制两者的用量比。 符号规定见教材 当0.5 ? ? ? 2.0 一般两者可以发挥作用 《规范》规定： 0.6 ? ? ? 1.7 当 ? = 1.2， 纵筋和箍筋的用量比最佳 实验表明： 以变角空间桁架模型为理论基础，确定有关基本变量，根据大量实测数据回归分折的经验公式： ?1 = 0.35 公式的适用条件： 避免少筋 避免完全超筋 ?2 = 1.2 8.3.3 矩形截面纯扭构件承载力计算 计算原则： ? 不考虑弯矩、剪力、扭矩的相关性，由受弯构件计算Asm； ? 剪力全部由腹板承担； ? 扭矩由腹板、受拉翼缘和受压翼缘共同承受，并按各部分截面的抗扭塑性抵抗矩分配。 8.3.4 T型和Ⅰ型截面纯受扭构件承载力计算 腹板： 受压翼缘： 受拉翼缘： ?腹板：––– 按弯剪扭受力状态计算 翼缘：––– 按弯扭构件计算 b?f h b h?f b?f b bf h?f hf h 即： 由于剪力的存在，抗扭承载力降低 由于扭矩的存在，抗剪承载力降低 Vc/Vc0 Tc/Tc0 A B C G D 1.5 1.0 0.5 0 0.5 1.0 1.5 ?t 1.5 – ?t 8.4.1 剪扭构件承载力的计算 8.4 受剪构件承载力的计算 从图中看出，无腹筋构件的剪、扭相关性符合1/4圆规律。 有腹筋梁，认为混凝土部分提供的抗扭。抗剪承载力之间也符合1/4圆相关性 在钢筋抗剪、抗扭部分不作调整 ––– “ 部分相关” ––– “ 部分不相关” 用三折线代替1/4圆弧线，相关系数?t ? 当Tc ? 0.5Tco即Tc?0.175ft wt ? 当Vc ? 0.5 Vco 即Vc ? 0.35fc bh0 忽略扭矩的影响，按抗剪公式计算；由抗剪确定箍筋数量 忽略剪力的影响，抗纯扭公式计算；由抗扭确定箍筋数量。 ? 当0.5 Tc/ Tco ? 1.0 或 0.5 Vc/ Vco ? 1.0时，要考虑剪扭相关性 0.5 ? ?t ? 1.0 其抗剪和抗扭承载力公式分别为： 最终梁的箍筋 《规范》规定： ? 先按受弯构件求 Asm ? 梁底配筋 As = Asm + 平均分配到底边的Astl 相关 ? 按剪、扭构件求 弯、剪、扭 8.4.2 矩形截面弯剪扭构件承载力计算 防止完全超筋破坏： 当 T ? 0.7ft Wt (剪扭) 可仅按构造配纵筋和箍筋 (