第六章:钢筋混凝土受扭构件承载力计算优质PPT.ppt
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协调扭转:
(a)(b)(c)(d)He0MT=He0H边框架主梁次梁雨蓬梁,吊车梁平面折梁,边框架主梁6.1.2平衡扭转与协调扭转平衡扭转与协调扭转混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助1.平衡扭转平衡扭转扭转由荷载引起,内扭矩为平衡外扭矩所必需,扭转由荷载引起,内扭矩为平衡外扭矩所必需,如上述各梁。
如上述各梁。
混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助2.协调扭转或附加扭转协调扭转或附加扭转3.扭转由变形引起,并由变形连续条件所决定。
扭转由变形引起,并由变形连续条件所决定。
如与次梁相连的边框架的主梁扭转。
本章主要讨论平衡扭转计算。
协调扭转可用构造钢筋或内力重分布方法处理。
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脆性破坏面。
Ttp6.1.3构件的开裂扭矩构件的开裂扭矩一矩形截面构件的开裂扭矩6.1.4抗扭配筋的形式抗扭配筋的形式受扭受扭最理想的配筋方式是最理想的配筋方式是在在靠近表面处设置呈靠近表面处设置呈45走走向的螺旋形钢筋,但向的螺旋形钢筋,但分解为竖向分解为竖向(箍筋箍筋)和水平和水平(纵筋纵筋)组成抗扭骨架。
组成抗扭骨架。
施工不便施工不便反向扭矩失效反向扭矩失效要配抗扭钢筋要配抗扭钢筋开裂开裂形成大约形成大约45方向的螺旋式裂缝方向的螺旋式裂缝混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助6.1.5抗弯抗弯、抗扭钢筋的形式抗扭钢筋的形式抗弯抗弯-纵向钢筋;
纵向钢筋;
抗剪抗剪箍筋或箍筋箍筋或箍筋+弯筋;
弯筋;
抗扭抗扭箍筋箍筋+沿截面周边沿截面周边均匀布置的纵筋,均匀布置的纵筋,且箍筋与纵筋的比且箍筋与纵筋的比例要适当。
例要适当。
6.1.6受扭构件分类受扭构件分类纯扭纯扭剪扭剪扭土土木工程中少见;
木工程中少见;
弯扭弯扭弯剪扭:
土木工程中常见弯剪扭:
土木工程中常见。
6.2受扭构件的试验研究受扭构件的试验研究砼开裂前钢筋应力很小砼开裂前钢筋应力很小,开裂时钢开裂时钢筋筋应力应力突突然然增增大大,构件的构件的破破坏坏特特征征与与配筋有关配筋有关:
(1)少筋少筋破破坏坏:
配筋配筋太少时太少时,砼开裂砼开裂并并退退出出工作后工作后,箍筋和纵筋立即屈服箍筋和纵筋立即屈服,构件发生脆性破坏构件发生脆性破坏
(2)适适筋破坏筋破坏:
配筋适中时配筋适中时,砼开裂后砼开裂后,钢筋应力增钢筋应力增大但不屈服大但不屈服,随着扭矩的增大随着扭矩的增大,构构件先后出现多条螺件先后出现多条螺旋性钭裂缝旋性钭裂缝,当扭矩达到当扭矩达到破坏扭破坏扭矩矩时时,纵筋和箍筋先纵筋和箍筋先后受拉屈服后受拉屈服,形成三面受拉且钢筋屈服形成三面受拉且钢筋屈服,第四面砼受第四面砼受压破坏的空间扭曲破坏面压破坏的空间扭曲破坏面.(3)(3)超超筋破坏筋破坏:
当配筋过多时当配筋过多时,结构破坏时砼结构破坏时砼受压受压破坏破坏而而纵纵筋和箍筋均未屈服筋和箍筋均未屈服,破坏时其变形破坏时其变形及及裂缝宽度裂缝宽度均较小均较小,属于脆性破坏属于脆性破坏.(4)(4)部分超筋破坏部分超筋破坏:
当抗扭纵筋和抗扭箍筋中当抗扭纵筋和抗扭箍筋中,有一种配得有一种配得适适中中,而另种配得太而另种配得太多多时时,就会发生部分超筋破坏就会发生部分超筋破坏:
当纵筋太多时当纵筋太多时:
箍筋屈服箍筋屈服、纵筋不屈服纵筋不屈服,而而砼砼受受压破坏压破坏.当箍筋太多时当箍筋太多时:
纵纵筋屈服、箍筋不屈服筋屈服、箍筋不屈服,而而砼砼受受压破坏压破坏.混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助6.3.1纯扭构件承载力计算纯扭构件承载力计算6.3建筑工程中受扭构件承载力计算建筑工程中受扭构件承载力计算建筑工程中受扭构件承载力计算建筑工程中受扭构件承载力计算1.理想弹塑性材料纯扭构件承载力理想弹塑性材料纯扭构件承载力若将砼视为理想的弹性材料若将砼视为理想的弹性材料,纯纯扭构件截面上的剪应力流的分布如扭构件截面上的剪应力流的分布如上图上图,当截面上最大剪应力达到砼当截面上最大剪应力达到砼的抗拉强度时的抗拉强度时,结构达到砼即将开结构达到砼即将开裂极限状态裂极限状态.根据材料力学公式根据材料力学公式,结构开裂扭矩值为结构开裂扭矩值为:
TTCRCR=Wf=WfttWW截面受扭弹性抵抗矩截面受扭弹性抵抗矩若将砼视为理想的塑性材料若将砼视为理想的塑性材料,当截面上最大剪应力达到砼当截面上最大剪应力达到砼的抗的抗拉强拉强度时度时,结构材料进入塑性阶段结构材料进入塑性阶段,即将出现裂缝的极即将出现裂缝的极限状态下限状态下,由于材料塑性截面上应力完全重分布由于材料塑性截面上应力完全重分布,截面上各截面上各点的点的应力应力均达到砼的抗拉强度均达到砼的抗拉强度ft,根椐塑性理论根椐塑性理论,可将截面可将截面上剪应力划分为四个部分上剪应力划分为四个部分,各部剪应力的合力各部剪应力的合力分别分别作用在其作作用在其作用用面的面的形心上形心上,如下如下图图所示所示:
cc11cc11cc22cc22l1l2hl2l2l2bbffttFF11FF22FF22FF11cc11cc11cc22cc22l1l2hl2l2l2bbLL22LL11hhbbffttffttffttffttTcr=F1l1+F2l22(A)(A)FF11=0.5(0.5b)bf=0.5(0.5b)bfttFF22=0.5(h-b)+h(0.5b)f=0.5(h-b)+h(0.5b)fttl11=h-2(0.5b)/3=h-2(0.5b)/3l22=b-2cb-2c22cc22梯形的形心到长边梯形的形心到长边的的距离距离.把把FF11、FF22、LL11、LL22代入代入(A)(A)式即得式即得:
Tcr=fTcr=fttbb22(3h-b)/6(3h-b)/6令令Wt=bWt=b22(3h-b)/6(3h-b)/6WtWt截面抗扭塑性抵抗矩截面抗扭塑性抵抗矩混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助塑性状态下能抵抗的扭矩为:
塑性状态下能抵抗的扭矩为:
6-1式中:
式中:
Wt截面抗扭塑性抵抗矩截面抗扭塑性抵抗矩;
对于矩形截面对于矩形截面h为截面长边边长为截面长边边长;
b为截面短边边长。
为截面短边边长。
2.素混凝土纯扭构件素混凝土纯扭构件6-26-3说明:
如按如按塑塑性材料计算偏大性材料计算偏大;
如按弹性材料计算偏小如按弹性材料计算偏小;
试验试验证明证明可取可取素素砼砼纯扭构件纯扭构件的的抗抗扭承载扭承载力为力为:
TCR=0.7Wtft由由于于混混凝凝土土并并非非理理想想塑塑性性材材料料,故故实实际际梁梁的扭矩抗力介于弹性分析和塑性分析结果之间的扭矩抗力介于弹性分析和塑性分析结果之间混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助式中:
s箍筋间距箍筋间距;
Ast1抗扭箍筋单肢截面面积抗扭箍筋单肢截面面积;
Acor截面核心部分面积截面核心部分面积,Acor=bcorhcor;
z抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比值抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比值;
3.钢筋混凝土纯扭构件钢筋混凝土纯扭构件6-46-5混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助式中:
Astl全部抗扭纵筋截面面积全部抗扭纵筋截面面积;
ucor截面核心部分周长截面核心部分周长,ucor=2(bcor+hcor)。
为了保证抗扭纵筋和箍筋都能充分被利用,为了保证抗扭纵筋和箍筋都能充分被利用,规范规范要求:
要求:
0.60.61.7(6-6)1.7(6-6)实验表明:
当当0.50.52.02.0纵筋和箍筋均能发挥作用当当=1.2=1.2,纵筋和箍筋的用量比最佳纵筋和箍筋的用量比最佳设计时,可先按式(设计时,可先按式(6-66-6)假定一个)假定一个值,然后由式(值,然后由式(6-46-4)求)求AAst1st1,再由式(,再由式(6-56-5)求)求AAstlstl。
0.60.61.7(6-6)1.7(6-6)6-46-5单肢箍筋截面积单肢箍筋截面积,下标是下标是st1“.st1“.抗扭纵筋总面积抗扭纵筋总面积,下标是下标是stL“.stL“.单肢箍筋截面积下标是单肢箍筋截面积下标是st1“.st1“.混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助剪力的存在会降低剪力的存在会降低截面的抗扭能力;
截面的抗扭能力;
同样,扭矩的存在同样,扭矩的存在也会降低截面的抗也会降低截面的抗剪能力剪能力。
6.3.2剪扭构件承载力计算剪扭构件承载力计算1.剪扭相关性剪扭相关性其中其中:
VVc0c0抗剪承载力抗剪承载力计算计算公式公式中的砼作用项中的砼作用项:
VVc0c0=0.7f=0.7fttbhbh00TTcc00纯扭构件抗扭承载纯扭构件抗扭承载力公式中的砼作用力公式中的砼作用项项:
T:
Tcoco=0.35f=0.35fttwwtt混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助规范经简化后的结果为规范经简化后的结果为:
(1)当)当Tc/Tco0.5时,即时,即T0.175ftWt时,可忽略扭时,可忽略扭矩影响,按纯剪构件设计;
矩影响,按纯剪构件设计;
(2)当)当Vc/Vco0.5时,即时,即V0.35ftbh0时,可忽略剪时,可忽略剪力影响,按纯扭构件设计;
力影响,按纯扭构件设计;
(3)当)当T0.175ftWt和和V0.35ftbh0时,要考虑剪扭的相时,要考虑剪扭的相关性。
关性。
2.考虑剪扭相关性的计算考虑剪扭相关性的计算6-76-8混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理第6章主主页页目目录录上一章上一章下一下一章章帮帮助助式中:
t剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数剪扭构件中混凝土受扭承载力降低系数:
6-9当当t
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- 第六 钢筋混凝土 构件 承载力 计算