受压构件正截面受压承载力Word文档下载推荐.docx

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钢筋混凝土构件在纯扭作用下的破坏状态随配筋状况的不同大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏、少筋破坏四种类型。

它们的何破坏特点如下：

（1）适筋破坏

正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在外扭矩的作用下，纵筋和箍筋首先达到屈服强度，然后混凝土压碎而破坏。

这种破坏与受弯构件的适筋梁类似，属延性破坏，此类受扭构件称为适筋构件；

（2）部分超筋破坏

当纵筋和箍筋配筋比率相差较大，破坏时仅配筋率较小的纵筋或箍筋达到屈服强度，而另一种钢筋不屈服，此类构件破坏时，亦具有一定的延性，但比适筋构件的延性小，此类构件称为部分超配筋构件；

这类构件应在设计中予以避免。

（3）超筋破坏

当纵筋和箍筋配筋率都过高，会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先行压坏的现象，这种现象类似于受弯构件的超筋脆性破坏，这种受扭构件称为超配筋构件；

（4）少筋破坏

当纵筋和箍筋配置均过少，一旦裂缝出现，构件会立即发生破坏，此时纵筋和箍筋应力不仅能达到屈服强度而且可能进入强化阶段，配筋只能稍稍延缓构件的破坏，其破坏性质与素混凝土矩形截面构件相似，破坏过程急速而突然，破坏扭矩基本上等于开裂扭矩。

其破坏特性类似于受弯构件的少筋梁，这类构件应在设计中予以避免。

3．如何考虑矩形截面纯扭构件的开裂扭矩？

（1）在计算纯扭构件开裂扭矩，忽略钢筋的影响。

钢筋混凝土构件受扭时，在开裂前，应变很小，从而钢筋的应力也很小，因此钢筋对开裂扭矩的影响不大。

（2）若将混凝土视为弹性材料，则矩形截面构件在扭矩作用下，最大剪应力发生在截面长边的中点，其主拉应力和主压应力轨迹线呈45正交螺旋线，且在数值上等于扭剪应力。

当最大扭剪应力或最大主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，构件开裂，从而开裂扭矩为

式中：

－混凝土的抗拉强度；

－矩形截面的宽度；

－矩形截面的高度；

－为与比值h/b有关的系数，当比值h/b=1~10时，=0.208~0.313。

（3）若将混凝土视为理想塑性材料，则截面上某一点应力达到材料的屈服强度时，只意味着局部材料开始进入塑性状态，构件仍能继续承担荷载，直到截面上的应力全部达到材料的屈服强度时，构件才达到其极限承载力。

截面上各点的剪应力值均等于混凝土的抗拉强度，从而开裂扭矩为

式中－截面受扭塑性抵抗矩；

矩形截面

（4）实际上，对于钢筋混凝土的构件来说，混凝土既非理想弹性材料，又非理想塑性材料，而是介于两者之间的弹塑性材料。

因此，如果按弹性材料的应力分布进行计算，将低估构件的开裂扭矩；

而按完全塑性的应力分布进行计算，却又高估构件的开裂扭矩。

根据试验资料分析，《规范》建议采用塑性材料的应力图形，但将混凝土的抗拉强度乘以折减系数0.7，即矩形截面混凝土构件的开裂扭矩可按下列公式计算：

4．应用变角空间桁架模型对构件抗扭计算时有何假定？

对于钢筋混凝土纯扭构件的承载力计算，应用变角空间桁架模型，理论研究分析表明，混凝土构件在开裂后，裂缝充分发展，直到钢筋应力接近屈服强度时，截面核心混凝土退出工作，从而可以将实心截面的钢筋混凝土受扭构件，假想为一个箱形截面构件。

该模型对构件抗扭计算的假定是：

（1）忽略核芯混凝土的受扭作用和钢筋的销栓作用；

（2）纵筋和箍筋只承受拉力，分别为桁架的弦杆和腹杆；

（3）混凝土只承受压力，具有螺旋形裂缝的混凝土外壳组成桁架的斜压杆，其倾角为变角。

具有螺旋形裂缝特征的混凝土外壳结合纵筋和箍筋共同组成空间桁架以抵抗外扭矩，将构件开裂后的破坏形态比拟为一个空间桁架：

纵筋可视为桁架的弦杆，箍筋可视为桁架的竖杆，斜裂缝间的混凝土条带可视为桁架的斜压腹杆，三者共同受力。

采用变角度空间桁架模型旨在建立外扭矩与混凝土斜压杆、纵筋拉杆、箍筋竖杆之间的静力平衡方程式。

5．纯扭构件受扭配筋的限制条件是什么？

纯扭构件受扭配筋限制条件有截面限制要求和最小的受扭配筋要求。

（1）截面限制要求

当受扭钢筋配筋量过多时，可能在受扭钢筋屈服以前便由于混凝土被压碎而使构件破坏。

这时，即使进一步增加钢筋，构件的受扭承载力几乎不再增加。

也就是说，在这种情况下，构件的受扭承载力取决于混凝土强度和截面尺寸。

因此，《规范》规定，当h/b<

6时，受纯扭构件的截面限制条件为

式中—受纯扭构件承受的扭矩；

c—为混凝土强度的影响系数；

其取值与斜截面承载力计算公式相同。

—受纯扭构件的截面受扭塑性抵抗矩。

—混凝土抗压强度设计值。

（2）最小的受扭配筋要求

当受扭钢筋配量过少或过稀时，配筋将无助于开裂后构件的受扭承载力。

因此，为防止受纯扭构件在适筋时混凝土发生脆断，应使钢筋混凝土受纯扭构件的承载力不小于其开裂扭矩。

根据此原则和试验结果分析，受纯扭构件的最小配筋率为

受扭箍筋配筋率：

受扭纵向钢筋配筋率：

当作用于构件上的扭矩小于构件的开裂扭矩时，该扭矩将由混凝土承担。

于是，《规范》规定，对于h/b≤6的纯扭构件，当满足式时，可按构造要求配置受扭钢筋。

6．钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩，甚至轴力共同作用下，其破坏特征和承载力与哪些因素有关？

钢筋混凝土构件在弯矩、剪力和扭矩，甚至轴力共同作用下的受力状态是较为复杂的，要准确地计算其承载力是相当复杂的问题。

其破坏特征和承载力是与所作用的外部荷载条件和构件的内在因素有关。

对于外部荷载条件，通常以扭弯比和扭剪比表示。

构件的内在因素，则是指构件的截面形状、尺寸，配筋和材料强度。

7．构件在弯剪扭共同作用下有哪几种破坏形式？

构件在弯剪扭共同作用下有以下几种破坏形式：

（1）试验表明，受弯剪扭作用的构件，在适筋条件下，扭弯比较小时，即弯矩作用比扭矩显著，即裂缝首先发生在构件的受拉底面，这是在弯矩和扭矩共同作用下拉应力的叠加且以弯曲拉应力为主造成的；

然后裂缝发展到两个侧面，截面顶部纵筋受压，在弯曲受压的基础上承受扭矩引起的拉力，这是互相消弥的有利方面。

在三个面上的螺旋形裂缝形成一个扭曲破坏面，第四个面为弯曲受压顶面。

构件破坏时体现为先是与螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏。

这种破坏形式称为弯型破坏。

（2）若扭弯比和扭剪比均较大，即扭矩作用显著时，如果构件顶部配筋较少，因为弯矩较小，在构件顶面产生的压应力也较小，受到扭矩作用下的拉力就会抵消弯曲作用下的压应力，且所余的拉力作用较大，这时顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面。

这种破坏形式称为扭型破坏。

（3）当剪力和扭矩都较大，扭剪比又较大时，则裂缝首先出现在构件扭矩产生应力流和剪力流同向的侧面上，然后向顶面和底面发展，这三个面上的螺旋形裂缝形成破坏面，破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受压区靠近另一侧面（扭矩产生应力流与剪力应力流异向）。

这种破坏称为剪扭型破坏。

（4）试验表明，如果剪力起显著作用而扭矩较小即扭剪比较小时，还会发生与剪压破坏十分相近的受剪破坏形态，实际上已经是剪力在起控制作用了。

8．在弯剪扭共同作用下，《规范》简化计算构件承载力的思路如何？

在弯剪扭共同作用下，构件的受弯、受剪、受扭承载力是相互影响的，即存在相关性。

《规范》简化计算构件承载力的思路：

对单独由混凝土贡献的承载力部分考虑相关关系，对于钢筋贡献的承载力部分采用线性叠加的方法。

即对于弯矩的作用，按受弯构件的正截面受弯承载力计算公式，单独计算其所需的纵向钢筋；

对于剪力和扭矩的作用，采用混凝土受力相关、钢筋受力不相关的计算方法，计算其所需的纵向钢筋和箍筋；

然后，将上述二者的计算结果相叠加，即得弯剪扭构件所需的纵筋和箍筋。

具体的讲，在受剪、受扭承载力计算公式中，均有反映混凝土提供承载力的一项，受剪计算式中的（或在集中荷载作用下的独立梁为）和受扭计算式中的。

显然在扭剪共同作用下，对混凝土的抗扭和抗剪能力进行简单叠加是既不合理也不安全，所以应考虑其相关性。

扭矩将降低混凝土受剪承载力，同时，剪力将降低混凝土受扭承载力。

为了与受弯构件的受剪承载力计算和受纯扭构件的承载力计算相协调，在计算受剪扭构件的承载力时，仍采用受弯构件的受剪承载力计算公式和受纯扭构件的承载力计算公式，但将公式中的混凝土抗扭和抗剪承载力项分别乘以上相应的降低系数。

9．剪扭构件配筋的限制条件是什么？

剪扭构件配筋的限制条件有截面限制条件和配筋的下限要求。

（1）剪扭构件的截面限制条件

当构件截面尺寸过小而配筋量过大时，构件将由于混凝土首先被压碎而发生脆性破坏。

因此，必须规定截面的限制条件，以防止发生这种破坏现象。

试验表明，剪扭构件截面限制条件基本上符合剪、扭叠加的线性分布规律。

因此，《规范》规定，对于的剪扭构件，其截面限制条件可用下列公式表示：

（2）配筋的下限要求

剪扭构件箍筋最小配箍率和纵向钢筋以最小配筋率应按下列公式确定：

其中b为矩形截面的宽度，T形或I形截面的腹板宽度，当T/Vb>

2.0时，取T/Vb=2.0。

对于弯剪扭构件纵向钢筋的最小配筋率应取受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与受剪扭构件纵向受力钢筋的最小配筋率之和。

第七章受压构件正截面受压承载力

1．受压构件的一般构造要求有哪些？

受压构件的一般构造要求包括：

截面形式及尺寸，材料强度要求，纵筋和箍筋。

（1）截面型式及尺寸

截面形式：

为便于制作模板，轴心受压构件截面一般采用方形或矩形，有时也才采用圆形或多边形。

偏心受压构件一般采用矩形截面，但为了节约混凝土和减轻柱的自身重力，特别是在装配式柱中，较大尺寸的柱常常采用Ⅰ字形截面。

拱结构的肋常做成T形截面。

采用离心法制造的柱、桩、电杆以及烟囱、水塔支筒等也常用环形截面。

截面尺寸：

方形柱的截面尺寸不宜小于250mm×

250mm。

为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大，承载力降低过多，常取。

此处为柱的计算长度，为矩形截面短边边长，为长边边长。

此外，为了施工支模方便，柱截面尺寸宜使用整数，及以下的，宜取的倍数,以上者，可取的倍数。

对于Ⅰ形截面，翼缘厚度不宜小于，因为翼缘太薄，会使构件过早出现裂缝，同时在靠近柱脚处的混凝土容易在车间生产过程中碰坏，影响柱的承载力和使用年限。

腹板厚度不宜小于，抗震区使用Ⅰ字形截面柱时，其腹板宜再加厚些。

（2）材料强度要求

混凝土强度等级对受压构件的承截能力影响较大。

为了减小构件的截面尺寸，节省钢材，宜采用较高强等级的混凝土。

一般采用C25、C30、C35、C40，对于高层建筑的底层柱，必要时可采用高强度等级的混凝土。

纵向钢筋一般采用HRB400级、HRB335级和RRB400级，不宜采用高强度钢筋，这是由于它与混凝土共同受压时，不能充分发挥其高强度的作用。

箍筋一般采用HPB235级、HRB335级钢筋，也可采用HRB400级钢筋。

（3）纵筋

轴心受压构件、偏心受压构件全部纵筋的配筋率不应小于0.6%；

同时，一侧钢筋的配筋率不应小于0