《建筑结构》课件——5钢筋混凝土受扭构件承载力.pptxVIP

第5章钢筋混凝土受扭构件承载力BearingCapacityofReinforcedConcreteSubjectedtoTorsion

内容提要：本章主要介绍纯扭及在弯矩、剪力、扭矩共同作用下构件的承载力计算方法、计算公式和相关的构造要求，包括纯扭构件的开裂扭矩、破坏特征，以及抗扭纵筋和箍筋的配筋强度比的概念及承载力计算；构件在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的破坏特征，剪扭相关性，截面限制条件和承载力计算方法。

5.1概述5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.3弯剪扭构件的破坏形式和承载力计算

5.1概述

5.1概述5.1概述构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出的，称为平衡扭转。此时，受扭构件必须具有足够的抗扭承载力，否则将引起结构破坏，如砌体结构中支撑悬臂板的雨篷梁及承受侧向力时的起重机梁。

在超静定结构中，扭矩是由相邻构件的变形而产生的，如图中所示的框架边梁。扭矩的大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为协调扭转。5.1概述5.1概述

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.1纯扭构件的破坏特征如将钢筋混凝土纯扭构件视为弹性材料，则在开裂前，其应力状态应与弹性扭转理论基本吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，故可近似忽略钢筋的影响。受扭构件在扭矩T作用下，矩形截面上的剪应力分布情况如图所示，最大剪应力τmax发生在截面长边的中点。（5-1）

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.1纯扭构件的破坏特征对于素混凝土构件，一旦开裂就会导致构件破坏，破坏面呈一空间扭曲面。

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.2矩形截面开裂扭矩按弹性理论，当主拉应力σtp＝τmax＝ft时，构件开裂（5-2）（5-3）按塑性理论，对理想弹塑性材料，截面上各点应力均达到材料极限强度，达到极限承载力。（5-4）截面上的剪应力分布分为四个区，分别计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可求得塑性极限开裂扭矩为

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.2矩形截面开裂扭矩混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介于两者之间的材料，达到开裂极限状态时截面的应力分布介于弹性和理想弹塑性之间，因此开裂扭矩也介于Tcr，e和Tcr，p之间。钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩可按塑性应力分布的方法进行计算，再引入修正系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。根据试验结果，该修正系数《规范》取为0.7。（5-5）对矩形截面，塑性抗扭截面系数Wt按下式计算（5-6）

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.3纯扭构件的承载力计算1开裂后的性能T-θ关系图纯扭构件裂缝分布表面展开图

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.3纯扭构件的承载力计算2破坏特征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。此时，构件的破坏具有一定的延性，破坏时的极限扭矩与配筋数量有关。当配筋数量过少时，由于所配钢筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，构件一旦开裂，将导致扭转角迅速增大而破坏。此时，构件的破坏与受弯构件中的少筋梁类似，呈脆性破坏特征，受扭构件的承载力取决于混凝土的抗拉强度。

当箍筋和纵筋配置都过多时，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）。由于受扭钢筋是由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成的，当两者的配筋量不相匹配时，就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。5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.3纯扭构件的承载力计算2破坏特征

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.3纯扭构件的承载力计算2破坏特征用配筋强度比ζ来表示受扭箍筋和受扭纵筋两者之间的强度关系（5-7）试验表明，当0.5≤ζ≤2.0时，受扭破坏时纵筋和箍筋基本上都能达到屈服强度。但由于两者配筋量的差别，屈服的顺序是有先后的。《规范》建议取0.6≤ζ≤1.7，设计中通常可取1.0≤ζ≤1.3。当ζ＞1.7时，取ζ＝1.7。

5.2纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2.3纯扭构件的承载力计算3纯扭构件承载力计算公式（1）基本公式（5-8）（2）公式的适用范围（5-9）为避免超筋脆性破坏（5-10）为防止少筋脆性破坏（5-11）对于