rc05受扭构件计算.ppt
Chap.5 受扭构件,5.1 概述,两类受扭构件： 平衡扭转 约束扭转,受扭构件是一种少见的基本构件, 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出,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。,在超静定结构中，扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为约束扭转,约束扭转,一、开裂前的应力状态,截面受扭弹性抵抗矩,二、破坏特征,受扭钢筋,（1）素混凝土纯扭构件,素混凝土纯扭构件,先在某长边中点开裂,形成一螺旋形裂缝，一裂即坏,三边受拉，一边受压,（2）钢筋混凝土纯扭构件,钢筋混凝土纯扭构件,开裂前钢筋中的应力很小,开裂后不立即破坏，裂缝书不断增加，随着钢筋用量的不同，有不同的破坏形态,三、破坏形态,随着配置钢筋数量的不同，受扭构件的破坏形态也可分为：,适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏,（1）适筋破坏,箍筋和纵筋配置都合适,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,（2）少筋破坏,当配筋数量过少时,一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，构件随即破坏。,与受弯少筋梁类似，呈受拉脆性破坏特征,（3）超筋破坏,箍筋和纵筋配置都过大,在钢筋屈服前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。,与受弯超筋梁类似,（4）部分超筋破坏,箍筋和受扭纵筋两部分配置不协调,5.2 纯扭构件承载力计算,一、 矩形截面纯扭构件承载力计算,（1）开裂扭矩,按弹性理论,按塑性理论,考虑混凝土的弹塑性性质,截面受扭塑性抵抗矩,规范受扭承载力实用计算公式,（2）基本公式,扭矩设计值；,混凝土的抗拉强度设计值；,截面的抗扭塑性抵抗矩;,箍筋的抗拉强度设计值；,箍筋的单肢截面面积；,箍筋的间距；,规范建议取0.6z 1.7，将不会发生“部分超筋破坏” 。设计中通常取z =11.2,抗扭纵筋与箍筋强度比,受扭计算中对称布置在截面周边的全部抗扭纵筋的截面面积；,受扭纵筋的抗拉强度设计值；, 截面核芯部分的周长，,（3）基本公式适用条件,防止少筋破坏,防止超筋破坏,有效翼缘宽度应满足bf'b+6hf' 及bfb+6hf的条件，且hw/b6。,二、 T形和工字形截面纯扭构件承载力计算,腹板：,受压翼缘：,受拉翼缘：,总扭矩T由腹板、受压翼缘和受拉翼缘三个矩形块承担,三、公式应用,矩形截面或箱形截面-设计步骤,已知T,b,h,fc,fy,是,是,否,否,T形截面或I形截面-设计步骤,将截面分成若干个矩形,【例题1】,【解】,某矩形截面纯扭构件如图，扭矩设计值T=8.6kN.m，混凝土强度等级为C30，纵筋和箍筋用HPB235级。试设计配筋。,1.确定截面几何特征值,2.验算截面尺寸,3.配筋确定,5.3 弯、剪、扭构件的承载力计算,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、概述,试验表明：在弯矩、剪力和扭矩的共同作用下，各项承载力是相互关联的，其相互影响十分复杂。,为了简化，规范偏于安全地将受弯所需的纵筋与受扭所需纵筋分别计算后进行叠加； 而对剪扭作用为避免混凝土部分的抗力被重复利用，考虑混凝土项的相关作用，箍筋的贡献则采用简单叠加方法。,剪扭作用下混凝土项的相关关系,为剪扭构件的混凝土强度降低系数,二、弯剪扭作用下受剪承载力和受扭承载力计算公式,受剪承载力：,受扭承载力：,或,三、公式的适用条件及构造要求,1截面限制条件,2构造配筋条件,规范规定：对弯剪扭构件，当符合下列条件时，可不进行构件的受剪扭承载力计算，按构造配置纵向钢筋和箍筋即可。,3. 构造配筋要求,（1）受扭纵筋的最小配筋率,（2）受剪及受扭箍筋最小配箍率,弯剪扭构件纵筋最小配筋率应取受弯及受扭纵筋最小配筋率叠加值,4. 构造要求,（1）纵筋,受扭纵筋应对称设置于截面的周边； 伸入支座长度应按充分利用强度的受拉钢筋考虑。,（2）箍筋,箍筋的最小直径和最大间距要满足规范要求；,箍筋要采用封闭式。,箍筋带135°的弯钩，当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积,T形截面或I形截面-配筋构造,四、弯剪扭构件计算方法确定,1.当 或 时，可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。(忽略V),2.当 时，可按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面的受剪承载力分别进行计算。(忽略T),3.其它情况按弯剪扭构件进行承载力计算。,五、矩形截面弯剪扭构件计算步骤,2.按受弯构件单独计算在弯矩作用下所需的受弯纵向钢筋截面面积 及,3.按抗剪承载力计算需要的抗剪箍筋,1.截面尺寸和是否计算配箍验算,4.按抗扭承载力计算需要的抗扭箍筋,5.按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比关系，确定抗扭纵筋,6.按照叠加原则计算抗弯剪扭总的纵筋和箍筋用量,受弯纵筋As和A's,抗扭箍筋Ast1/s,抗扭纵筋Astl,抗剪箍筋Asv1/s,【例题1】,【解】,如图所示矩形梁，混凝土选用C25，钢筋全部I级。安全等级二级。计算配筋。M=90kN.m,T=12kN.m,V=100kN,1.确定截面几何特征值,2.截面尺寸和是否计算配箍验算,截面尺寸合适且计算配箍验算,3.确定计算方法,V,T不可忽略,4.计算抗弯纵筋,5.计算受扭承载力降低系数,6.计算抗剪箍筋,7.计算抗扭箍筋和纵筋,8.选配箍筋和纵筋,抗扭纵筋布置在四角和两侧中部，各1/3，顶部和两侧：,底部纵筋：,箍筋：,9.验算最小配筋率,最小配筋率满足要求,
