第5章 受扭构件的承载力计算
第五章受弯构件斜截面承载力的计算
第五章受弯构件斜截面承载力的计算内容的分析和总结钢筋混凝土受弯构件有可能在弯矩W和剪力V共同作用的区段内，发生沿着与梁轴线成斜交的斜裂缝截面的受剪破坏或受弯破坏。
因此，受弯构件除了要保证正截面受弯承载力以外，还应保证斜截面的受剪和受弯承载力。
在工程设计中，斜截面受剪承载一般是由计算和构造来满足，斜截面受弯承载力则主要通过对纵向钢筋的弯起、锚固、截断以及箍筋的间距等构造要求来满足的。
学习的目的和要求1.了解斜裂缝的出现及其类别。
2.明确剪跨比的概念。
3.观解斜截面受剪破坏的三种主要形态。
4.了解钢筋混凝土简支梁受剪破坏的机理。
5.了解影响斜截面受剪承载力的主要因素。
6.熟练掌握斜截面受剪承载力的计算方法及适用条件的验算。
7.掌握正截面受弯承载力图的绘削方法，熟悉纵向钢筋的弯起、锚固、截断及箍筋间距的主要构造要求，并能在设计中加以应用。
§5-1 受弯构件斜截面承载力的一般概念一、受弯构件斜截面破坏及腹筋布置1．梁受力特点CD段：纯弯段正截面受弯破坏，配纵向钢筋受剪破坏：配腹筋（箍筋和弯筋）AC段：弯剪段斜截面受弯破坏：构造处理图5-1 无腹筋梁斜裂缝出现前的应力状态2．腹筋的布置·将梁中箍筋斜放与斜裂缝正交时受力状态最佳。
但施工难实现；难以适应由于异号弯矩、剪力导致斜裂缝的改变方向。
·在支座附近弯矩较小之处可采用弯起部分纵筋以抵抗部分剪力。
3．关于腹筋布置的规定⑴梁高h<150mm 的梁可以不设置箍筋。
⑵h=150~300mm 时，可仅在梁端各1/4跨度范围内配置箍筋。
当构件中部1/2跨度范围内有集中荷载时，应沿全长布置箍筋。
⑶h>300mm 时，全跨布置箍筋。
二、钢筋混凝土梁开裂前的应力状态1．应力计算方法：接近弹性工作状态，可根据材力公式计算梁中应力。
钢筋按应变相等、合力大小及作用点不变的原则换算成等效混凝土面积αE A s ，把钢筋混凝土的截面变成混凝土单一材料的换算截面，其几何特征值A 0、I 0、S 0、y 0。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料
第一章混凝土结构用材料的性能1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压.2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是: 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用.7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形 .其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性性的前提下，完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算.5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
6、结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性.7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为直接作用和间接作用两种. 直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用.9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况：持久状况、短暂状况和偶然状况。
【混凝土习题集】—5—钢筋混凝土受扭构件
第五章 受扭构件承载力计算一、填空题：1、钢筋混凝土弯、剪、扭构件，剪力的增加将使构件的抗扭承载力 ；扭矩的增加将使构件的抗剪承载力 。
2、由于配筋量不同，钢筋混凝土纯扭构件将发生 、 、 、 四种破坏。
3、抗扭纵筋应沿 布置，其间距 。
4、钢筋混凝土弯、剪、扭构件箍筋的最小配筋率 ，抗弯纵向钢筋的最小配筋率 ，抗扭纵向钢筋的最小配筋率 。
5、混凝土受扭构件的抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比ς应在 范围内。
6、为了保证箍筋在整个周长上都能充分发挥抗拉作用，必须将箍筋做成 形状，且箍筋的两个端头应 。
二、判断题：1、受扭构件中抗扭钢筋有纵向钢筋和横向钢筋，它们在配筋方面可以互相弥补，即一方配置少时，可由另一方多配置一些钢筋以承担少配筋一方所承担的扭矩。
（ ）2、受扭构件设计时，为了使纵筋和箍筋都能较好地发挥作用，纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值ς控制在7.16.0≤≤ς。
（ ）3、在混凝土纯扭构件中，混凝土的抗扭承载力和箍筋与纵筋是完全独立的变量。
（ ）4、矩形截面纯扭构件的抗扭承载力计算公式t t W f T 35.0≤+s f A A yv st cor12.1ζ只考虑混凝土和箍筋提供的抗扭承载力（ ）5、对于承受弯、剪、扭的构件，为计算方便，规范规定： t t W f T 175.0≤时，不考虑扭矩的影响，可仅按受弯构件的正截面和斜截面承载力分别进行计算。
（ ）6、对于承受弯、剪、扭的构件，为计算方便，规范规定：035.0bh f V t ≤或01875.0bh f V t +≤λ时，不考虑剪力的影响，可仅按受弯和受扭构件承载力分别进行计算。
（ ）7、弯、剪、扭构件中，按抗剪和抗扭计算分别确定所需的箍筋数量后代数相加，便得到剪扭构件的箍筋需要量。
（ ）8、对于弯、剪、扭构件，当c c tf W T bh V β25.08.00≤+加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。
（ ） 9、对于弯、剪、扭构件，当满足t tf W T bh V 7.00≤+时，箍筋和抗扭纵筋按其最小配筋率设置。
混凝土结构及砌体结构-第五章受弯构件斜截面承载力计算
Asv 1.75 V Vcs f t bh0 f yv h0 1.0 s
注意：
1.5 3
17
2.公式的适用范围 （1）、上限值－－最小截面尺寸和最大配箍率：
hw 当 4 时，V 0.25 c f cbh0 b hw 当 6 时，V 0.2 c f c bh0 b hw 当4 6 时，按线性内插法取用 b
250 300 350 500
150 200
24
3.弯起钢筋的要求
1.画出弯矩图和正截面受弯承载力图； 2.根据各根钢筋面积大小按比例分配受弯承载力图，
弯起的钢筋画在外面； 3.找出要弯起钢筋的充分利用点和不需要点； 4.从充分利用点向外延伸0.5h0，作为弯起点，并 找出弯起钢筋与中和轴的交点。如该点在不需要点 的外面，可以，否则再向外延伸； 5.验算是否满足斜截面受剪承载力要求和其它构造 要求。
las≥15d（光面）
37
（2）中间支座直线锚固：
0.7la ≥l a
l ≥0.a7la
38
（3）中间支座的弯折锚固：
≥0.4la ≥0.4la
15d
39
（4）节点或支座范围外的搭接：
ll
40
5.4.5
箍筋的构造要求
单肢箍n=1
双肢箍n=2
四肢箍n=4
41
梁受扭或承受动荷载时，不得使用开口箍筋
45
46
19
－斜截面上弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
2. 斜截面承载力计算步骤
⑴ 确定计算截面及其剪力设计值； ⑵ 验算截面尺寸是否足够； ⑶ 验算是否可以按构造配筋；
⑷ 当不能按构造配箍筋时，计算腹筋用量；
⑸ 验算箍筋间距、直径和最小配箍率是否 满足要求。
混凝土结构设计原理填空题库(带答案)全解
绪论1．在混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
2．混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
3．钢筋混凝土结构的主要缺点有：自重大、抗裂性差以及费模费工等。
第一章混凝土结构的设计方法1．混凝土结构对钢筋主要有强度、塑性、___可焊性____和与混凝土的粘结四个性能要求。
2．钢筋的冷加工包括冷拉和冷拔，其中_____冷拔_____后既可以提高抗拉强度又可以提高抗压强度。
3．有明显屈服点钢筋的主要强度指标是____屈服强度________。
4．伸长率包括断后伸长率和___断裂总伸长率__________。
5．反映钢筋塑性性能的主要指标是____断后伸长率___和冷弯性能(p9)。
6．要使配筋后的混凝土结构能够提高承载能力和变形能力，就要求：①钢筋与混凝土两者变形一致，共同受力；②钢筋的位置和数量等也必须正确。
7．混凝土的应力不变，__应变___随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。
8．钢筋与混凝土之间的粘结，包括两类问题：①沿钢筋长度的粘结；②钢筋端部的锚固。
9．混凝土强度等级是根据___立方体抗压___强度标准值确定的。
10．结构或构件破坏前没有明显预兆的，属脆性破坏；破坏前有明显预兆的，属_延性_破坏。
11．为了保证可靠锚固，绑扎骨架中受拉光圆钢筋末端应做__半圆弯钩___。
12．钢筋的伸长率是反映其___塑性____性能的指标。
13．在钢筋长度保持不变的条件下，钢筋应力随时间增长而逐渐降低的现象称为钢筋的__应力松弛____。
14．钢筋与混凝土之间的粘结力主要由胶着力、摩擦力和__机械咬合力____三部分组成。
15．为使钢筋与混凝土变形一致、共同受力，钢筋端部要有足够的__锚固长度____。
16．过混凝土应力-应变曲线原点所作切线的斜率为混凝土的_弹性模量_____。
17．混凝土在三向受压下，不仅可提高其____抗压强度______，而且可提高其变形能力。
5受扭构件承载力计算-1
= 1 f tW t 2
A st1 f yv s
A cor
1 = 0.35
2 = 1.2
避免少筋
公式的适用条件： 避免完全超筋
5.2 在弯、剪、扭共同作用下的矩形构件承载力的计算 5.2.1 剪扭构件承载力的计算
外部荷载 条件
扭弯比ψ ＝T/M
扭剪比χ ＝T/Vb 构件截面形状、尺寸、 配筋和材料强度
0
（2）剪扭构件抗扭承载力计算公式
V T 0.35 f W 1.2
0 d u t td t
fA A
sv sv 1
cor
S
v
2）抗剪扭配筋的上下限 （1）抗剪扭配筋的上限 v T 0 . 51 10 bh W （2）抗剪扭配筋的下限
0 d 0 d 0 t
3
箱形截面具有抗扭刚度大、能承担异号弯矩 且平整美观。
国内抗扭研究时间短，成果少； 美国砼学会（ACI）的实验研究表明，箱形梁的
抗扭承载力与实心矩形梁相近。
5.5 构造要求
u cor A st1 f yv s
符号规定见教材
实验表明： 当0.5 2 一般两者可以发挥作用 《规范》规定： 0.6 1.7
当 = 1~1.2， 纵筋和箍筋的用量比最佳
5.1.3 纯扭构件的承载力计算理论 以变角空间桁架模型为理论基础，确定有关基 本变量，根据大量实测数据回归分折的经验公式：
W t W tw W tf W tf
Ⅰ型截面总的受扭塑性抵抗矩为：
'
W t W tw W tf W tf
W tw
W tf
结构设计原理第5章受扭构件承载力计算
结构设计原理第5章受扭构件承载力计算(Chapter 5 Calculation to Carrying Capacity of Torsional Members)本章目录5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2 在弯、剪、扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算5.3 T形和工字形截面受扭构件5.4 箱形截面受扭构件5.5 构造要求教学要求了解矩形截面纯扭构件破坏特征。
理解变角度空间桁架模型和扭曲破坏面极限平衡理论。
掌握矩形截面弯扭构件的承载力计算方法，了解T 形和箱形截面受扭构件计算特点。
掌握受扭构件的构造要求。
第5章受扭构件承载力计算5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力计算5.2 在弯、剪、扭共同作用下矩形截面构件的承载力计算5.3 T形和工字形截面受扭构件5.4 箱形截面受扭构件5.5 构造要求学习内容材料特性 受弯构件受剪构件受扭构件桥梁工程基础知识结构设计，后续课程设计方法 偏压、偏拉构件 轴拉构件轴压构件变形、裂缝预应力混凝土结构构件设计简介工程中常见受扭构件1、曲线梁（弯梁桥）、斜梁（板）2、支撑悬臂板的梁曲线梁示意图3、偏心荷载作用下的梁4、螺旋楼梯板螺旋楼梯中扭矩也较大雨蓬梁要承受弯矩、剪力和扭矩。
工程中只承受纯扭作用的结构很少，大多数情况下结构都处于弯矩、剪力、扭矩等内力共同作用下的复杂受力状态。
由于扭矩、弯矩和剪力的共同作用，构件的截面上将产生相应的主拉应力。
图5-1 曲线梁截面内力示意图当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，构件便会开裂。
因此，必须配置适量的钢筋（纵筋和箍筋）来限制裂缝的开展和提高钢筋混凝土构件的承载能力。
5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力计算图5-2为配置箍筋和纵筋的钢筋混凝土受扭构件，从加载直到破坏全过程的扭矩T和扭转角θ的关系曲线。
图5-2 钢筋混凝土受扭构件的T-θ曲线图5-3 扭转裂缝分布图钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标是：（1）构件的开裂扭矩；（2）构件的破坏扭矩。
叶见曙结构设计原理第四版第5章
图5-4 矩形截面纯扭构件
图5-5 矩形截面纯扭构件剪应力分布
6
矩形截面钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩，只能近似地 采用理想塑性材料的剪应力图形进行计算，同时通过试验来 加以校正，乘以一个折减系数0.7。于是，开裂扭矩的计算 式为
Tcr =0.7Wt ftd
（5-2）
式中 Tcr——矩形截面纯扭构件的开裂扭矩； ftd ——混凝土抗拉强度设计值； Wt——矩形截面的抗扭塑性抵抗矩，Wt =b2(3h-b)/6。
st
= st,min
Ast,min bh
=0.08
2t -1
fcd fsd
（5-28）
Ast,min——纯扭构件全部纵向钢筋最小截面面积（mm2）； h ——矩形截面的长边长度（mm）； b ——矩形截面的短边长度（mm）； ρst——纵向抗扭钢筋配筋率 ，ρst=Ast/bh； Ast ——全部纵向抗扭钢筋截面积（mm2）。
26
（3）抗弯受拉纵向钢筋As和受压纵向钢筋As’是分别配置 在截面受拉边缘区和受压边缘区，为集中配筋布置。
抗扭纵向钢筋Ast是在截面周边对称均匀形式布置的形式。
h
Ast /3 A's
Ast /3 As Ast /3 b
弯扭剪构件的纵向钢筋（n=3） 配置示意图
配置在截面受（拉）压边缘区 的纵筋，按叠加后所需纵向钢筋面 积截面来选择钢筋直径和布置。
和工字形截面受扭构件的截面配筋计算。 需要解决的问题： 所受扭矩在构件截面上的分配； 纵向钢筋和箍筋的设计。
1 ） T形、工字形截面扭矩分配 T形、工字形截面可以看作是由简单矩形截面所组成的复 杂截面。
T形、工字形截面分块示意图
（1） 在计算其抗裂扭矩、抗扭极限承载力时，可将截 面划分为几个矩形截面，并将扭矩Td 按各个矩形分块的抗扭 塑性抵抗矩按比例分配给各个矩形分块，以求得各个矩形分 块所承担的扭矩。
混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算
剪力——抗剪箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置） 扭矩——抗扭纵筋（沿构件截面周边均匀对称布置） 抗扭箍筋（按一定间距沿构件轴线方向布置）
由前所知： 纯扭构件受扭钢筋计算：P133公式（5.9） 受剪箍筋计算：P98公式（4.6）、（4.7） 试验结果表明： 构件的受剪承载力随扭矩的增加面减小，而构件的受扭承载力则随剪力的增大而减小，反之亦然。我们把构件抵抗某种内力的能力，受其它同时作用的内力影响的这种性质，称为构件承受各种内力的能力之间的相关性。
、按式(5.9)计算所需受扭箍筋，选用箍筋直径和间距并按 式（5.13）验算配箍率。
02
、 将所选箍筋用量带入式（5.4）计算所需受扭纵筋；
03
、 选择纵筋直径和根数，并按式（5.12）验算配筋率；
04
、 画构件截面配筋图。
05
五、纯扭构件受扭钢筋计算步骤
5．3 、弯扭构件和剪扭构件承载力计算
、矩形截面剪扭构件承载力计算
1
抗扭箍筋：按一定间距沿构件轴线方向布置。
2
抗扭纵筋：沿构件截面周边均匀对称的布置。
3
二、抗扭钢筋
纯扭构件破坏形态
凝土压碎； 纵筋或箍筋过多（部分超筋）：纵筋或箍筋不能受拉
配置受扭钢筋后，可能出现四种破坏形态： 纵筋和箍筋合适（适筋）：钢筋先受拉屈服，然后混
屈服，混凝土压碎；
C.纵筋和箍筋均过多（完全超筋）：纵筋和箍筋均不能
侧边所需纵向钢筋为： ，据此选直径和根数；
8
规范考虑：
箍筋：按公式（5.16）-(5.18)分别计算抗剪箍筋ASV/S 和
抗扭箍筋ASt1/S,然后再叠加配筋，即按ASV/S+ASt1/S
选择箍筋直径和间距。
第五章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算
沿45°角主拉应力方向配置螺旋钢筋，并将螺旋钢筋配置 在构件截面的边缘处，由于45°角方向螺旋钢筋不便于施 工，为此，通常在构件中配置纵筋和箍筋来承受主拉应力 承受扭矩作用效应。 钢筋混凝土受扭构件在扭矩作用下，混凝土开裂以前 钢筋应力是很小的，当裂缝出现后开裂混凝土退出工作， 斜截面上拉应力主要由钢筋承受，斜裂缝的倾角α 是变化 的，结构的破坏特征主要与配筋数量有关。 ⑴当混凝土受扭构件配筋数且较少时(少筋构件)结构 在扭矩荷载作用下，混凝土开裂并退出工作，混凝土承担 的拉力转移给钢筋，由于结构配置纵筋及箍筋数量很少， 钢筋应力立即达到或超过屈服点，结构立即破坏。破坏形 态和性质同无筋混凝土受扭构件，共破坏类似于受弯构件 时的少筋梁，属于脆性破坏，在工程设计中应予避免。
根据极限平衡条件，结构受扭开裂扭矩值为
(5-3)
实际上，混凝上既非弹性材料 又非理想的塑性材 料。而是介于二者之间的弹塑性材料、对于低强度等 级混凝土。具有一定的塑性性质；对于高强度等级混 凝土，其脆性显著增大，截面上混凝土切应力不会象 理想塑性材料那样完全的应力重分布，而且混凝土应 力也不会全截面达到抗拉强度ft因此投式(5-2)计算的受 扭开裂扭矩值比试验值低，按式(5-3)计算的受扭开裂 扭矩值比试验值偏高。 为实用计算方便，纯扭构件受扭开裂扭矩设计时 采用理想塑性材料截面的应力分布计算模式，但结构 受扭开裂扭矩值要适当降低。试验表明，对于低强度 等级混凝上降低系数为0.8，对于高强度等级混凝上降 低系数近似为0.8。为统一开裂扭矩值的计算公式，并 满足一定的可靠度要求其计算公式为
§5.3建筑工程中受扭构件承载力计算
5.3.1纯扭构件承载力计算
1. 矩形截面钢筋混凝土纯扭构件
矩形截面是钢筋混凝土结构中最常用的截面形式。纯扭 构件扭曲截面计算包括两个方面内容：一为结构受扭的开裂 扭矩计算，二为结构受扭的承载力计算。如果结构扭矩大于 开裂扭矩值时应按计算配置受扭纵筋和箍筋用以满足截面 承载力要求；同时还应满足结构受扭构造要求。
钢筋混凝土受扭构件承载力设计计算
式中，Tcr为矩形截面纯扭构件的开裂扭矩；
Wt为矩形截面的抗塑性抵抗矩；
ftd为混凝土抗拉强度设计值。
（2）承载力的计算：在《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中，对受扭构件的承载力计算是建立在变角度空间桁架理论基础上的。基于变角度空间桁架的计算模型，通过受扭构件的室内试验数据分析，并使总的抗扭能力取试验数据的偏下值，得到矩形截面构件抗扭承载能力计算公式如：
2钢筋混凝土弯、剪、扭构件的配筋设计与计算
在《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中规定，弯、剪、扭构件的配筋计算，也采取叠加计算的截面设计简化方法。
（1）受剪扭的构件承载力计算：现行设计规范中规定，钢筋混凝土剪扭构件的承载能力，一般按受扭和受剪构件分别计算承载能力，然后再它们叠加起来。但是，剪、扭共同作用的构件，剪力和扭矩对混凝土和箍筋的承载能力均有一定影响。如果采取简单地叠加，对箍筋和混凝土尤其是混凝土是偏于不安全的。构件在剪扭的共同作用下，其截面的某一受压区内承受剪切和扭转应力的双重作用，这不仅会降低构件内混凝土的抗剪和抗扭能力，而且分别小于单独受剪和受扭时相应的承载能力。由于受扭钢筋混凝土构件的受力情况比较复杂，所以对箍筋所承担的承载能力采取简单叠加，混凝土的抗扭和抗剪承载能力考虑其相互影响，在混凝土的抗扭承载能力计算式中，应引入剪扭构件混凝土承载能力的降低系数。根据试验资料分析，在《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》中，对剪扭共同作用下矩形截面钢筋混凝土构件和抗扭承载能力计算分别可采用以下公式：
（3）在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的配筋计算：对于在弯矩、剪力和扭矩共同作用下的构件，其纵向钢筋和箍筋应按以下规定计算并分别进行配置。抗弯纵向钢筋应按受弯构件正截面承载能力计算所需的钢筋截面面积，配置在受拉区的边缘；按剪扭构件计算纵向钢筋和箍筋。由抗扭承载能力计算公式计算所需的纵向抗扭钢筋面积，并均匀、对称地布置在矩形截面的周边，其间距不应大于300 mm。在矩形截面的四角必须配置纵向钢筋；箍筋为按抗剪和抗扭承载能力计算所需的截面面积之和进行布置。《公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范》中规定，纵向受力钢筋的配筋率，不应小于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最小配筋率之和，如配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，其截面面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的面积与按受扭纵向钢筋最小配筋率并分配到弯曲受拉边的面积之和；同时，其箍筋最小配筋率不应小于剪扭构件的箍筋最小配筋率。
混凝土结构设计原理 第五章 受扭构件承载力计算
fy Astl s z Ast1 ucor f yv
试验表明，当0.5≤z ≤2.0范围时，受扭破坏时纵筋和箍 筋基本上都能达到屈服强度。 《规范》建议取0.6≤z ≤1.7， 当z ＞1.7时，取z =1.7 设计中通常取z =1.~1.2。
《规范》矩形受扭承载力计算公式
Tu 0.35 f tWt 1.2 z
对于矩形截面一般剪扭构件，
Tu 0.35 t f tWt 1.2 z f yv
Ast1 Acor s
nAsv1 Vu 0.7(1.5 t ) ft bh0 1.25 f yv h0 s
1.5 t V Wt 1 0.5 T bh0
称为剪扭构件混凝土强度 降低系数，小于0.5时取 0.5；大于1时取1。
ft
Tcr , p
b f t (3h b) f tWt 6
2
◆
混凝土材料为弹塑性材料。
◆ 达到开裂极限状态时开裂扭矩介于Tcr,e和Tcr,p之间。 ◆ 引入修正降低系数考虑应力非完全塑性分布的影响。
◆ 根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》 为偏于安全起见，取 0.7。开裂扭矩的计算公式为
A's + Astl /3
+
As 4
Astl /3
=
Astl /3
Astl /3
As+ Astl /3
Asv1 s
Ast 1 s
2
Asv1 s
+
=
Asv1 Ast 1 + s s
对于弯剪扭构件，为防止少筋破坏 ★按面积计算的箍筋配筋率
Asv ft sv sv,min 0.28 bs f yv
5_受扭构件承载力计算
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
第5章 受扭构件承载力计算
5.1.2 矩形截面纯扭构件的破坏特征
第5章 受扭构件承载力计算
抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比
Ast Sv f sd
Asv1 U cor f sv
Ast —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； f sd ——受扭纵筋的抗拉强度设计值；
5.1.3 纯扭构件的承载力理论
（1）变角度空间桁 架模型
第5章 受扭构件承载力计算
5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力计算
5.1.3 纯扭构件的承载力理论
变角度空间桁架模型——基本假定
(1)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，倾角α； (2)纵筋和箍筋只承受拉力，分别形成桁架的弦杆和 腹杆； (3)忽略核心混凝土的抗扭作用和钢筋的销栓作用。
5.1 纯扭构件的破坏特征和承载力 Nhomakorabea算5.1.2 矩形截面纯扭构件的破坏特征
抗扭钢筋的配置对 矩形截面的抗扭能力 有很大影响，实际工 程中，采用箍筋和纵 向钢筋组成的骨架来 承担扭矩： 1）箍筋直接抵抗主 拉应力
2）纵向钢筋抵抗纵 向分力并抑制斜裂缝 的展开
第5章 受扭构件承载力计算
5.1.2 矩形截面纯扭构件的破坏特征 ◆ 开裂情况、破坏面及受扭钢筋形式
对于弯、扭共同 作用的构件，当扭 弯比较小时，弯矩 起主导作用。
第5章 受扭构件承载力计算
5.2.1、弯、剪、扭的破坏类型
2）第II类型（弯扭 型） 受压区在构件 的一个侧面
扭矩和剪力起控制 作用，特别是扭剪 比较大时。
第5章 受扭构件承载力计算
第5章 受扭构件
2. T形和工字形截面纯扭构件承 载力计算 总扭矩T由腹板、受压翼缘 和受拉翼缘三个矩形块承担
bf'
hf '
腹板：
受压翼缘：
Wtw TW T Wt
Tf Wtf Wt
T
h
b
hw
T
hf
受拉翼缘：
Tf
0.875 f t bh0 时，可按 （1）当 V 0.35 f t bh0 或 V 1
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。 （2）当
T 0.175 f tWt
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。
（3）其它情况按弯剪扭构件进行承载力计算。
sv ,min
Asv ,min bs
ft 0.28 f yv
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 满足表4-2和表4-3要求； 箍筋要采用封闭式。
5.2.5 弯剪扭构件计算方法确定 《规范》规定：矩形截面弯剪扭构件，可按下列规定进 行承载力计算：
2纯扭构件的破坏特征
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 主拉应力、主压应力成45度角
T(T)
T(T)
2
1 2
裂缝
1
Tmax
形成一螺旋形裂缝，一裂即坏
受压区
三边受拉，一边受压
2）. 钢筋混凝土纯扭构件
一、开裂前的应力状态
max
混凝土结构设计原理填空题库(带答案)
绪论1．在混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
2．混凝土内配置钢筋的主要作用是提高结构或构件的承载能力和变形能力。
3．钢筋混凝土结构的主要缺点有：自重大、抗裂性差以及费模费工等。
第一章混凝土结构的设计方法1．混凝土结构对钢筋主要有强度、塑性、___可焊性____和与混凝土的粘结四个性能要求。
2．钢筋的冷加工包括冷拉和冷拔，其中_____冷拔_____后既可以提高抗拉强度又可以提高抗压强度。
3．有明显屈服点钢筋的主要强度指标是____屈服强度________。
4．伸长率包括断后伸长率和___断裂总伸长率__________。
5．反映钢筋塑性性能的主要指标是____断后伸长率___和冷弯性能(p9)。
6．要使配筋后的混凝土结构能够提高承载能力和变形能力，就要求：①钢筋与混凝土两者变形一致，共同受力；②钢筋的位置和数量等也必须正确。
7．混凝土的应力不变，__应变___随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。
8．钢筋与混凝土之间的粘结，包括两类问题：①沿钢筋长度的粘结；②钢筋端部的锚固。
9．混凝土强度等级是根据___立方体抗压___强度标准值确定的。
10．结构或构件破坏前没有明显预兆的，属脆性破坏；破坏前有明显预兆的，属_延性_破坏。
11．为了保证可靠锚固，绑扎骨架中受拉光圆钢筋末端应做__半圆弯钩___。
12．钢筋的伸长率是反映其___塑性____性能的指标。
13．在钢筋长度保持不变的条件下，钢筋应力随时间增长而逐渐降低的现象称为钢筋的__应力松弛____。
14．钢筋与混凝土之间的粘结力主要由胶着力、摩擦力和__机械咬合力____三部分组成。
15．为使钢筋与混凝土变形一致、共同受力，钢筋端部要有足够的__锚固长度____。
16．过混凝土应力-应变曲线原点所作切线的斜率为混凝土的_弹性模量_____。
17．混凝土在三向受压下，不仅可提高其____抗压强度______，而且可提高其变形能力。
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协调扭转：
(a)
H
边框架主梁
(b)
e0
H MT=He0
(c)
(d)
图5-1 平衡扭转与协调扭转图例
第5章 受扭构件承载力计算
平衡扭转 Equilibrium Torsion
◆ 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出 ◆ 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。
◆通过计算保证
…5－29
…5－27
βt — 剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数
t
1.5 VWt 1 0.2( 1) Tbh0
…5－28b
第5章 受扭构件承载力计算
2、箱形截面剪扭构件 （1）一般剪扭构件 1）剪扭构件的受剪承载力
Vu 0.7 f t bh0 (1.5 t ) 1.25 f yv Asv s h0
于两者之间的弹塑性材料，
◆ 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，因此开裂扭矩也是介于Tcr,e和Tcr,p之间。
◆ 为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入修正降低
系数以考虑应力非完全塑性分布的影响。
◆ 根据实验结果，修正系数在0.87~0.97之间，《规范》为
偏于安全起见，取 0.7。于是，开裂扭矩的计算公式为，
max
Tcr ft a b2h
…5－2
45ã ¡
ft
塑性分析 若砼为塑性材料，全截面达到砼 ft 时为极限扭矩：
ft ft
b2 b2 Tcr max (3h b) f t (3h b) 6 6
第5章 受扭构件承载力计算
◆ 混凝土材料既非完全弹性，也不是理想弹塑性，而是介
2 bh (bh 2t w ) 2 Wt (3hh bh ) [3hw (bh 2t w )] 6 6
第5章 受扭构件承载力计算
3.公式的适用条件 1.截面限制条件 避免完全超筋
为了保证破坏时，混凝土不会首先压碎破坏，因此必 须限制最大配筋率。 采用最小截面限制条件避免该情况。
2）剪扭构件的受扭承载力
Tu 0.35ah t f tWt 1.2 f yv Ast1 s Acor βt 按式5－28a计算
（2）集中荷载下独立的箱型剪扭构件
Vu f yv Asv 1.75 f t bh0 (1.5 t ) h0 1 s
βt 值按式5－28b计算
受扭 开裂 形成大约45°方向的螺旋式裂缝 选用变角度空间桁架模型
要配抗扭钢筋
第5章 受扭构件承载力计算
(3)受扭钢筋的布置
最理想的配筋方式是在靠近表
面处设置呈45°走向的螺旋形钢筋， 但
施工不便 反向扭矩失效 因此，分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成抗扭骨架。 受扭钢筋布筋要点： 受扭纵筋必须沿截面周边对称均匀布置； 受扭箍筋必须采用封闭箍筋；
第5章 受扭构件承载力计算
1、矩形截面弯剪扭构件 《规范》规定： 相关 弯、剪、扭 先按受弯构件求 Asm
按剪、扭构件求 Asv Astl 1 / s及
2. hw/b≤6的箱形截面
Tu =0.35a h f tWt 1.2 Ast1 f yv s
f yv Ast 1 Acor sf tWt
Acor …5－6
图5- 公式与实验比较
值应符合0.6 1.7的要求， 当 ＞ 1.7时，取=1.7。
箱形截面受扭塑性抵抗扭为：
第5章 受扭构件承载力计算
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混凝土结构设计原理
Concrete Structure
第5章 受扭构件承载力计算
Calculation of Torsion Bearing Capacity for Members
第5章 受扭构件承载力计算
第5章
受扭构件的扭曲截面承载力计算
§5. 1 §5. 2 §5. 3 §5. 4 §5. 5
hw/b(hw/tw)≤4, T≤0.2βcfcWt
hw/b(hw/tw) ≥6, T≤0.16βcfcWt
当4<hw/b<6时，按线性内插法确定
避免少筋
2．最小配筋率 为避免少筋，受扭纵筋和受扭箍 筋必须大于各自的最小配筋率；
sv ( nAst1 ) sv ,min ( 0.28 f t )
第5章 受扭构件承载力计算
5.2.2 –– 纵向钢筋和箍筋的配筋强度比值
实验表明：两种钢筋要有效发挥抗扭作用，应控制两者的 用量比。
A st l f y A st l f y s ucor A st1 f yv A st1 f yv ucor s
–– 受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比
图5- 受扭构件截面
第5章 受扭构件承载力计算
1. hw/b≤6的矩形截面
Tu 0.35 f tWt 1.2 f yv Ast 1 s Acor
…5-14
T f tWt
0.25 f c ft
f A A T 0.35 1.2 yv st 1 cor ftWt sftWt
实验表明： 当0.5 2.0 一般两者可以发挥作用 …5－1
＞ 1.7时，取=1.7
当 = 1.2， 纵筋和箍筋的用量比最佳
第5章 受扭构件承载力计算
§5.3
矩形截面纯扭构件的承载力
5.3.1 纯扭构件的开裂扭矩
配筋后的纯扭构件开裂前受扭钢筋的应力很小，因 此在研究开裂扭矩时，可忽略钢筋的影响，视为与 素混凝土纯扭构件相似。 弹性分析： 若砼为弹性材料，当最大扭剪应力或最大主拉 应力达到砼 ft 时，构件开裂，开裂扭矩：
第5章 受扭构件承载力计算
3、 T形、I形截面剪扭构件的受剪承载力
（1）剪扭构件的受剪承载力 可按： Vu 0.7 f t bh0 (1.5 t ) 1.25
f yv Asv1 s h0 …8－17
t
1.5 VWt 1 0.5 Tbh0
…8－19
或按式（8－20）（ 8－21）计算，计算时应将T及Wt分 别以Tw及Wtw代替。 （2）剪扭构件的受扭承载力 划分截面后，采用矩形截面公式分别计算计算，按T形 截面要求替换相关系数。
素梁开裂扭矩计算公式：
对于矩形截面：
Tcr=0.7ftW t
…5－5 …5－4
b2 Wt (3h b) 6
第5章 受扭构件承载力计算
5.3.2 《规范》规定的配筋计算方法 在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，对hw/b≤6的矩形， hw/tw≥6的箱形截面和T形、I形截面（见图）的受扭构件扭 曲截面承载力采用不同的计算方法：
受扭构件的分类 受扭构件的试验研究 纯扭构件的承载力 剪扭共同作用下的构件承载力计算 弯剪扭构件承载力计算
§5. 6
§5. 7
压、弯、剪、扭作用下承载力计算
构造要求
本节习题
第5章 受扭构件 平衡扭转：
雨蓬梁，吊车梁 平面折梁，边框架主梁
第5章 受扭构件承载力计算
§5.5
弯剪扭共同作用下的构件承载力计算
5.5.1 弯扭相关性 构件的抗弯能力和抗扭能力之间的相互影响关系。 相关性的影响因素： As'/As，h/b，等
弯扭相关性的三种破坏形式： 弯型破坏 扭型破坏 弯扭型破坏 M/T 较大 M/T 较小 弯型和扭型的交汇区
第5章 受扭构件承载力计算
弯扭相关性的考虑方法：
《规范》采用“ 叠加法”
即：对构件截面先分别按抗弯和抗扭进行计算，然后将所 需的纵向钢筋数量按下法叠加。 As = Asm+Ast/3
Asl 3 Asl 3 Asl 3 Asl 3
＋
Asm 叠加法图示
＝
Asl 3
As
第5章 受扭构件承载力计算
5.5.2 弯剪扭相关性共同作用下的构件承载力计算 由于在弯矩、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。配筋计算的一般原则： 纵筋分别按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件 的受扭承载力计算和配置；箍筋分别按剪扭构件的受剪承 载力和受扭承载力按计算和配置。
bs f yv
tl ( Astl ) tl , min ( 0.85f t ) bh fy
第5章 受扭构件承载力计算
§5.4
剪扭构件承载力计算
5.4.1 剪扭相关性
由于剪力的存在，
抗扭承载力降低
Vc/Vc0 1.5 A 1.0 0.5 B
t
由于扭矩的存在， 抗剪承载力降低
0 0.5
第5章 受扭构件承载力计算
协调扭转 Compatibility Torsion
ß Á ± º ¿ ¹ Å ¤Õ ¸ ¶ È ´ ó
¼ Ê Ô ø Å ¤ª ×
ß Á ± º ¿ ¹ Å ¤Õ ¸ ¶ È Ð ¡
在超静定结构，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，称为协调扭转。 对于协调扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质， 扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑 内力重分布进行扭矩计算。 通过受扭构造保证
抗扭钢筋受力
第5章 受扭构件承载力计算
3、部分超筋破坏 当纵筋和箍筋都配置过多，开裂 T 钢筋在砼压碎时未屈服
4、完全超筋破坏 当箍筋或纵筋数量过多时，开裂 T 钢筋部分屈服 抗扭钢筋受力
抗扭钢筋受力
形成空间扭曲破坏面
从以上分析，要破坏有征兆，且承载力高，材料充分利 用、只能采用前两种，应采取措施避免后两种 。同时要材料 充分发挥作用，抗扭纵筋和箍筋应合理搭配。
T
tp
开裂前：主拉力最大值在长边中间，主拉应力与轴线呈45角
开裂后： 当tp>ft时，长边中点裂缝 螺旋发展 三面开裂