混凝土结构与砌体结构原理7第七章.ppt

1、第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算第七章 受扭构件承载力计算1 11.1.了解受扭构件的分类和开裂、破坏机理；了解受扭构件的分类和开裂、破坏机理；3.3.掌握弯剪扭构件承载力设计计算方法；掌握弯剪扭构件承载力设计计算方法；2.2.了解矩形截面纯扭构件承载力计算；了解矩形截面纯扭构件承载力计算；4.4.了解钢筋混凝土受扭构件的构造要求了解钢筋混凝土受扭构件的构造要求；5.掌握掌握雨篷的设计方法和雨篷的设计方法和构造要求。构造要求。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算2 2

2、第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算第三节第三节 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算第四节第四节 雨雨 篷篷第一节第一节 概概 述述 在钢筋混凝土结构中，仅承受扭矩作用的在钢筋混凝土结构中，仅承受扭矩作用的纯扭纯扭构构件在实际工程中件在实际工程中很少很少，一般都是在弯矩、剪力、扭矩，一般都是在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的共同作用下的复合受扭构件。复合受扭构件。3 3第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算第一节第一节 概概 述述 按照构件的受力状态分类：受扭构件分为按照构件的受力状态分类：受扭构件分为

3、纯扭纯扭、剪扭剪扭、弯扭弯扭和和弯剪扭弯剪扭四种情况，其中以四种情况，其中以弯剪扭弯剪扭最为常最为常见。见。受扭构件受扭构件是指在截面上具有扭矩作用的构件。是指在截面上具有扭矩作用的构件。4 4第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件的工程的应用受扭构件的工程的应用吊车梁、框架中的边梁、雨蓬梁等，都属于弯剪吊车梁、框架中的边梁、雨蓬梁等，都属于弯剪扭复合受扭构件扭复合受扭构件4 4边梁示意图边梁示意图吊车梁示意图吊车梁示意图第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算第二节第

4、二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算5 5 由材料力学可知，矩形截面纯扭构件在其截面上由材料力学可知，矩形截面纯扭构件在其截面上剪应力分布如下图所示。剪应力分布如下图所示。最大剪应力最大剪应力发生在截面发生在截面长边长边中点中点。一一.钢筋混凝土矩形纯扭构件的开裂扭矩钢筋混凝土矩形纯扭构件的开裂扭矩 由于受扭构件混凝土即将出现裂缝时，混由于受扭构件混凝土即将出现裂缝时，混凝土极限拉应变很小，钢筋的应力很小，钢筋凝土极限拉应变很小，钢筋的应力很小，钢筋的配置对构件提高开裂扭矩作用不大，因此在的配置对构件提高开裂扭矩作用不大，因此在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响，进行开裂

5、扭矩计算时可忽略钢筋的影响，按素按素混凝土构件进行计算混凝土构件进行计算。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 按照弹性理论，当主拉应力即最大剪应力达按照弹性理论，当主拉应力即最大剪应力达到混凝土的抗拉强度值时，构件即将出现裂缝，到混凝土的抗拉强度值时，构件即将出现裂缝，此时的扭矩为此时的扭矩为开裂扭矩开裂扭矩 。6 6 混凝土材料并非理想弹塑性材料，故混凝土材料并非理想弹塑性材料，故混混凝土结构设计规范凝土结构设计规范偏于安全地取偏于安全地取 根据受扭钢筋配筋量的不同可分为以下三种类型根据受扭钢筋配筋量的不同可分为以下三种类型的破

6、坏形态：的破坏形态：7 7二、纯扭构件承载力计算二、纯扭构件承载力计算第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算1.1.配筋方式配筋方式 受扭构件一般都采用封闭受扭构件一般都采用封闭受扭箍筋受扭箍筋与与受扭纵筋受扭纵筋形成的空形成的空间骨架来承担扭矩。间骨架来承担扭矩。抗扭钢筋示意图抗扭钢筋示意图2.2.破坏形态破坏形态少筋破坏：少筋破坏：适筋破坏适筋破坏：超筋破坏超筋破坏：8 8 预防措施：预防措施：通通过计算确定受扭算确定受扭钢筋和受扭箍筋。筋和受扭箍筋。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算

7、受扭构件承载力计算 破坏特征：破坏特征：在扭矩作用下，构件出现螺旋状裂缝；裂在扭矩作用下，构件出现螺旋状裂缝；裂缝处原来由混凝土承担的拉力将转由钢筋承担。直到缝处原来由混凝土承担的拉力将转由钢筋承担。直到受扭纵筋及箍筋均达到屈服强度后，混凝土才被压碎，受扭纵筋及箍筋均达到屈服强度后，混凝土才被压碎，构件破坏有较明显的预兆。属于延性破坏。构件破坏有较明显的预兆。属于延性破坏。（1 1）适筋破坏）适筋破坏产生条件：产生条件：受扭受扭纵筋与受扭箍筋的筋与受扭箍筋的配置配置适中适中。受扭承载力取决于受扭钢筋受扭承载力取决于受扭钢筋配筋量数量。配筋量数量。9 9 预防措施：预防措施：限制限制受扭钢筋受扭

8、钢筋最小配筋率和最大箍筋最小配筋率和最大箍筋间距。距。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 破坏特征：破坏特征：由于钢筋不足以承担混凝土开裂后转移由于钢筋不足以承担混凝土开裂后转移来的拉力，使裂缝迅速向相邻面延伸，最后构件受来的拉力，使裂缝迅速向相邻面延伸，最后构件受压破坏。破坏过程迅速而突然，属于脆性破坏。压破坏。破坏过程迅速而突然，属于脆性破坏。（2 2）少筋破坏）少筋破坏产生条件：产生条件：受扭箍筋和受扭纵筋配置过少或配筋受扭箍筋和受扭纵筋配置过少或配筋间距过大。间距过大。受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度受扭承载力取决于混凝土

9、的抗拉强度。设计时应避免出现设计时应避免出现1010 预防措施：预防措施：限制受扭限制受扭钢筋的最大配筋率或构件最小筋的最大配筋率或构件最小截面尺寸。截面尺寸。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 破坏特征：破坏特征：构件受扭开裂后，螺旋裂缝多而密，在构件受扭开裂后，螺旋裂缝多而密，在纵筋和箍筋均未达到屈服强度时，构件由于裂缝之纵筋和箍筋均未达到屈服强度时，构件由于裂缝之间混凝土被压碎而破坏。坏过程迅速而突然，属于间混凝土被压碎而破坏。坏过程迅速而突然，属于脆性破坏。脆性破坏。（3 3）超筋破坏）超筋破坏产生条件：产生条件：受扭箍筋

10、和受扭纵筋配置过多。受扭箍筋和受扭纵筋配置过多。受扭承载力取决于截面尺寸和混凝土抗压强度。受扭承载力取决于截面尺寸和混凝土抗压强度。设计时应避免出现设计时应避免出现1111第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算3.3.矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力 钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力由钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力由混凝土的混凝土的抗扭承载力抗扭承载力T Tc c和和箍筋与纵筋的受扭承载力箍筋与纵筋的受扭承载力T Ts s两部分两部分构成：构成：Tu=Tc+Ts 混凝土的受扭承载力和箍筋与纵筋的受扭承载力并混凝土

11、的受扭承载力和箍筋与纵筋的受扭承载力并非彼此完全独立的变量，而是相互关联的。非彼此完全独立的变量，而是相互关联的。混凝土的抗扭作用混凝土的抗扭作用 箍筋与纵筋的抗扭作用箍筋与纵筋的抗扭作用 纵筋与箍筋强度比纵筋与箍筋强度比 第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算3.3.矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力1212 根据根据适筋破坏适筋破坏形态，承载力计算公式为：形态，承载力计算公式为：为保证纵筋、箍筋均能屈服，建议取为保证纵筋、箍筋均能屈服，建议取0.6 0.6 1.71.7，1.7 1.7 时，取时，取=1.7=

12、1.7，常用值为常用值为1.01.0 1.31.3式中：式中：13第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 为了避免受扭钢筋配置过多，防止出现为了避免受扭钢筋配置过多，防止出现超筋破超筋破坏坏，应符合下式要求：，应符合下式要求：4 4计算公式的适用条件计算公式的适用条件（1 1）受扭配筋的上限）受扭配筋的上限注意：注意：当不满足上式时，应当不满足上式时，应加大构件截面尺寸加大构件截面尺寸 或或提高混凝土强度等级提高混凝土强度等级。14第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 为了

13、防止配筋过少而产生为了防止配筋过少而产生少筋破坏少筋破坏。（2)2)受扭配筋的下限受扭配筋的下限 2 2）受扭纵筋应满足最小配筋率的要求：）受扭纵筋应满足最小配筋率的要求：1 1）受扭箍筋应满足最小配筋率的要求：）受扭箍筋应满足最小配筋率的要求：式中：式中：V V为剪力设计值，对纯扭构件为剪力设计值，对纯扭构件V V=1.0=1.0；Back 承载力复核承载力复核 15构造配筋界限构造配筋界限当符合下式要求时，当符合下式要求时，上式表明：构件的混凝土足以能上式表明：构件的混凝土足以能够抵抗扭矩，抵抗扭矩，可不可不进行受扭承行受扭承载力力计算，算，仅需按仅需按 （受扭箍筋、纵筋的最小配筋率受扭箍

14、筋、纵筋的最小配筋率）配置构造钢筋。）配置构造钢筋。第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭配筋的下限受扭配筋的下限Back 承载力复核承载力复核 16166.6.构造要求构造要求Ast/3Ast/3Ast/313510d受扭纵筋受扭纵筋沿截面均匀布置沿截面均匀布置，且，且在截面四角必须设置纵筋在截面四角必须设置纵筋，纵筋间，纵筋间距不应大于距不应大于200mm200mm和截面短边长度。和截面短边长度。受扭纵筋的接头与锚固均应按受扭纵筋的接头与锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。受拉钢筋的构造要求处理。受扭箍筋带受扭箍筋带135135

15、的弯钩；的弯钩；当采用复合箍时，位于内部的箍当采用复合箍时，位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积。筋不应计入受扭箍筋的面积。（1 1）受扭纵筋）受扭纵筋（）受扭箍筋（）受扭箍筋第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算 第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算三三.矩形截面纯扭构件的设计应用矩形截面纯扭构件的设计应用截面设计截面设计1717步骤一步骤一:验算截面尺寸验算截面尺寸调整构调整构件截面件截面尺寸或尺寸或提高混提高混凝土强凝土强度等级度等级。不不满满足足 18 18 第七章

16、第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算三三.矩形截面纯扭构件的设计应用矩形截面纯扭构件的设计应用截面设计截面设计步骤三步骤三:确定箍筋直确定箍筋直径和间距径和间距步骤四步骤四:确定受扭钢筋确定受扭钢筋 第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算四、矩形截面纯扭构件的设计应用四、矩形截面纯扭构件的设计应用承载力复核承载力复核1919步骤一步骤一:复核截面尺寸复核截面尺寸 第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算四四.矩形截面纯扭构件的设计应用矩形截面纯扭构件的设计应用承载力复核承载力复核2020步骤四步骤四:复核承载力复核承载力复核承载力是否满足要求复核承载力是否满足要求 21第七章第七章第七章第七章 受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算受扭构件承载力计算第三节第三节 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算 试验表明试验表明:受弯构件同时受到扭受弯构件同时受到扭矩作用时，矩作用时，扭矩的存在使纵筋产生扭