受扭构件承载力

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07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算

07+钢筋混凝土受扭构件承载力计算



7.4.4 在弯、剪、扭共同作用下的承载力计算 《混凝土结构设计规范》规定,构件在弯矩、剪力和扭 矩共同作用下的承载力可按以下方法进行计算: ① 按受弯构件计算在弯矩作用下所需的纵向钢筋的截 面面积。 ② 按剪扭构件计算承受剪力所需的箍筋截面面积,以 及计算承受扭矩所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积。 ③ 叠加上述计算所得的纵向钢筋截面面积和箍筋截面 面积,即得最后所需的纵向钢筋截面面积和箍筋截面面积。 当剪力V≤0.35ftbh0或V≤0.875ftbh0/(λ+1)时, 可忽略剪力 的影响,仅按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;当扭矩T≤0.175ftWt时, 可忽略扭 矩的影响, 仅按受弯构件的正截面受弯承载力和斜截面受剪 承载力分别进行计算。
混凝土强度影响系数, 当混凝土强度不超过C50时取βc=1, 当混 凝土强度等级为C80时取βc=0.8, 其间按线性内插法取用。
7.4 弯剪扭构件的承载力计算 纯扭构件在工程中几乎是没有的。工程中构件往 往要同时承受轴力、弯矩、剪力和扭矩。对于钢筋 混凝土弯扭构件,轴力对配筋的影响很小,可以忽 略不计。为简化计算,设计中可分别计算在弯扭和 剪扭共同作用下的配筋,然后再进行叠加。
等内力共同作用下的复杂受力状态。
吊车的横向水平制动力及吊车竖向轮压偏心都可使吊 车梁受扭,屋面板偏心也可导致屋架受扭。
偏 心 轮 压 制动力 制动力
轮 压
螺旋楼梯中扭矩也较大
偏心轮压和吊车横向水平制动力都会产生扭矩 T 在静定结构中,扭矩是由荷载产生的,可根据平 衡条件求得,称为平衡扭转。
边梁
在剪扭共同作用下,为避免主压应力方向混凝土的抗 力被重复利用, 用系数βt来考虑在剪扭双重作用下混凝土 的承载力降低; 剪力单独作用时混

受扭构件承载力计算

受扭构件承载力计算

(1)腹板
(6-8)
(2)受压翼缘
(6-9)
(3)受拉翼缘
(6-10)
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第一节纯扭构件承载力计算
四、箱形截面纯扭构件承载力计算
箱形截面纯扭构件承载力按下式计算:
(6-11) (6-12)
(6-13)
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第二节弯剪扭构件承载力计算
一、弯剪扭构件截面限制条件 (1)在弯矩、剪力和扭矩共同作用下,对hw/b毛6的矩形、T形、I形截面和 hw/tw ≤ 6的箱形截面构件(图6-2 ),其截面应符合下列条件: (6-14) (6-15)
试验表明,对于钢筋混凝土矩形截面受扭构件,其破坏形态与配置 钢筋的数量多少有关,可以分为三类: (1)少筋破坏。 (2)适筋破坏。 (3)超筋破坏。
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第一节纯扭构件承载力计算
二、矩形截面纯扭构件承载力计算
矩形截面纯扭构件承载力按下式计算:
(6-2) (6-3)
三、T形和I形截面纯扭构件承载力计算
(3)在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架 柱,其纵向钢筋截面面积应分别按偏心受压构件的正截面受压承载力和 剪扭构件的受扭承载力计算确定,并应配置在相应的位置;箍筋截面面积 应分别按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力计算确定,并应配置在相 应的位置。
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第二节弯剪扭构件承载力计算
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图6-1工程中常见的受扭构件
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图6-2受扭构件截面
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图6-2受扭构件截面
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表6-2受扭构件纵筋的构浩要求
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(6-4) (6-5) (6-6)
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第一节纯扭构件承载力计算

七章钢筋混凝土受扭构件承载力计算

七章钢筋混凝土受扭构件承载力计算
﹡﹡截面各部分受力:
翼缘 —— 纯扭;
腹板—— 剪扭;
全截面——弯剪扭分别配筋再叠加。
(五)箱形截面剪扭构件承载力计算
1、一般剪扭构件 抗扭承载力下式计算:
T 0.35ht ftWt 1.2
f yv
Ast1 Acor s
2、集中力作用下的独立剪扭构件
(7-14)
(六)箱形截面弯剪扭构件承载力计算
(3)按照叠加原则计算剪扭的箍筋用量和纵筋用量。
(二)矩形截面弯扭构件承载力计算
图7-11 弯扭构件的钢筋叠加
(三)矩形截面弯剪扭构件承载力计算
﹡《规范》规定,其纵筋截面面积由受弯承载力和受扭 承载力所需的钢筋截面面积相叠加,箍筋截面面积则由 受剪承载力和受扭承载力所需的箍筋截面面积相叠加, 其具体计算方法如下:
(3)当箍筋或纵筋过多时,为部分超配筋破坏。
(4)当箍筋和纵筋过多时,为完全超配筋破坏。
因此,在实际工程中,尽量把构件设计成(2)、(3), 避免出现(1)、(4)。
(二)抗扭钢筋配筋率对受扭构件受力性能的影响
《规范》采用纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值 进行控制, (0.6≤ ≤1.7)
f y Astl s
﹡像矩形、T形和I形截面一样,箱形截面弯剪扭 构件承载力计算中,弯矩按纯弯构件计算剪力和 扭矩按剪扭构件计算。
三、受扭构件计算公式的适用条件及构造要求
(一)截面尺寸限制条件
当 hw b 4
时,
V bh0
T 0.8Wt
0.25c
fc
(7-15)

hw
b6
时,
V bh0
T 0.8Wt
0.2c
fc
——混凝土抗拉强度设计值;

第8章-受扭构件承载力的计算-自学笔记汇总

第8章-受扭构件承载力的计算-自学笔记汇总

第8章受扭构件承载力的计算§8.1 概述实际工程中哪些构件属于受扭构件?工程结构中,结构或构件处于受扭的情况很多,但处于纯扭矩作用的情况很少,大多数都是处于弯矩、剪力、扭矩共同作用下的复合受扭情况,比如吊车梁、框架边梁、雨棚梁等,如图8-1所示。

图8-1 受扭构件实例受扭的两种情况:平衡扭转和协调扭转。

静定的受扭构件,由荷载产生的扭矩是由构件的静力平衡条件确定的,与受扭构件的扭转刚度无关,此时称为平衡扭转。

如图8-1(a )所示的吊车梁,在竖向轮压和吊车横向刹车力的共同作用下,对吊车梁截面产生扭矩T 的情形即为平衡扭转问题。

对于超静定结构体系,构件上产生的扭矩除了静力平衡条件以外,还必须由相邻构件的变形协调条件才能确定,此时称为协调扭转。

如图8-1(b )所示的框架楼面梁体系,框架的边梁和楼面梁的刚度比对边梁的扭转影响显著,当边梁刚度较大时,对楼面梁的约束就大,则楼面梁的支座弯矩就大,此支座弯矩作用在边梁上即是其承受的扭矩,该扭矩由楼面梁支承点处的转角与该处框架边梁扭转角的变形协调条件所决定,所以这种受扭情况为协调扭转。

§8.2 纯扭构件的试验研究8.2.1 破坏形态钢筋混凝土纯扭构件的最终破坏形态为:三面螺旋形受拉裂缝和一面(截面长边)的斜压破坏面,如图8-3所示。

试验研究表明,钢筋混凝土构件截面的极限扭矩比相应的素混凝土构件增大很多,但开裂扭矩增大不多。

图8-2 未开裂混凝土构件受扭图8-3 开裂混凝土构件的受力状态 8.2.2 纵筋和箍筋配置对纯扭构件破坏性态的影响受扭构件的四种破坏形态受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关,大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、完全超筋破坏和少筋破坏四类。

对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件,在扭矩作用下,纵筋和箍筋先到达屈服强度,然后混凝土被压碎而破坏。

这种破坏与受弯构件适筋梁类似,属延性破坏。

此类受扭构件称为适筋受扭构件。

5受扭构件承载力计算-1

5受扭构件承载力计算-1
T u Tc + Ts
= 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

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。

混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算

混凝土结构设计原理之受扭构件承载力计算
所需钢筋:
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6章_受扭构件扭曲截面的受扭承载力

第6章_受扭构件扭曲截面的受扭承载力

ft T tl,min 0.6 Vb f yv
Astl tl bh
抗扭纵筋按 b h 的全截面计算配筋率。
(纯扭) (剪扭)
当 T 0.7ft Wt
V T 当 0.7 f t bh0 Wt
可仅按构造配纵筋和箍筋 其他构造要求
第六章
受扭构件扭曲截面的 受扭承载力
6.1 概述

实际工程中常遇到的受扭构件有:
雨篷梁、吊车梁 属于静定受扭构件。 扭转形式:平衡扭转 螺旋楼梯、曲梁、折梁、框架边梁 属于超静定受扭构件。 扭转形式:协调扭转
平衡扭转----静定问题 平衡扭转: 扭转由静力平衡条件确定, 与构件扭转刚度无关。
协调扭转----超静定问题
钢筋混凝土纯扭构件的受力性能
T(T)
钢筋混凝土纯扭构件
开裂前钢筋中的应力很小
钢筋对开裂影 响不大
适当的抗扭钢筋可以大大 提高抗扭承载力。
T(T)
开裂后不立即破坏,裂缝可 以不断增加,随着钢筋用量 的不同,有不同的破坏形态


◎少筋破坏: 开裂后钢筋应力激增,构件破坏突然,与素混 凝土构件的破坏无大差别,典型的脆性破坏 ◎适筋破坏: 开裂后钢筋应力增加,裂缝陆续开展,钢筋屈 服,混凝土压碎,构件破坏;破坏有预兆,是 延性破坏。 破坏过程分三个阶段。
素梁纯扭抗扭承载力:
Tcr 0.7 ftWt
6.2.2 矩形截面构件的试验破坏
钢筋混凝土纯扭构件的配筋形式
受扭 开裂 要配抗扭钢筋 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 形成大约45°方向的螺旋式裂缝
施工不便
反向扭矩失效
分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成 抗扭骨架。

桥梁受扭构件破坏特征及承载力计算

桥梁受扭构件破坏特征及承载力计算

桥梁受扭构件破坏特征及承载力计算桥梁是连接两个地理位置的重要交通设施,它承载着车辆和行人的重量。

桥梁的承载力是指其能够支撑的最大荷载,而桥梁受扭构件是桥梁中的重要组成部分。

本文将介绍桥梁受扭构件的破坏特征和承载力计算方法。

一、桥梁受扭构件的破坏特征1.剪切破坏:扭转会产生剪应力,当剪应力大于材料的抗剪强度时,受扭构件会发生剪切破坏。

2.扭转破坏:在受扭构件上,扭转力作用会使其发生相对旋转,当达到一定角度时,受扭构件会失去承载能力,发生扭转破坏。

3.弯曲破坏:受扭构件在受到扭矩力矩作用时,由于材料的抗弯刚度有限,会发生弯曲破坏。

4.龙骨翻转:龙骨是支撑桥面板的主要构件,受到扭矩作用时,龙骨可能会翻转,导致桥面板的破坏。

1.线性弹性理论法:在这种计算方法中,假设受扭构件材料的应力-应变关系服从线性弹性的规律,利用弹性力学理论进行力学计算,得到受扭构件的最大承载力。

2.极限强度理论法:这种计算方法基于构件材料的极限强度,假设受扭构件在超过一定弯曲角度后失去承载能力,利用建筑结构力学知识和试验数据,根据构件的几何形状、材料性能和边界条件等因素,确定承载力。

无论采用何种计算方法,桥梁受扭构件的承载力计算都需要考虑以下因素:1.受扭构件的几何形状和材料性能。

2.受扭构件所受的荷载类型和大小。

3.受扭构件所处的边界条件和约束。

4.受扭构件的安全系数。

通过对以上因素的综合考虑和计算,可以得到桥梁受扭构件的承载力。

在实际设计和施工中,为了保证桥梁的安全性和稳定性,通常会采用一定的安全系数,并结合实际情况进行合理的调整。

总之,桥梁受扭构件的破坏特征和承载力计算是保证桥梁安全可靠运行的重要内容。

通过合理的设计和计算,可以确保桥梁受扭构件具备足够的承载能力,满足实际的使用需求。

第五章钢筋混凝土受扭构件承载力计算ppt课件

第五章钢筋混凝土受扭构件承载力计算ppt课件

开裂原因是拉应变达到混凝土的极限拉应变)。因此当截面
主拉应力达到混凝士抗拉强度后,结构在垂直于主拉应力 σtp作用的平面内产生与纵轴呈45°角的斜裂缝,如图5-2
试验表明:无筋矩形截 面混凝土构件在扭矩作用下 首先在截面长边中点附近最 薄弱处产生一条呈45°角方 向的斜裂缝,然后迅速地以 螺旋形向相邻两个面延伸, 最后形成一个三面开裂一面 受压的空间扭曲破坏面,使 结构立即破坏,破坏带有突 然性,具有典型脆性破坏性 质,在混凝上受扭构件中可
(5-8)
Astl ——箍筋的单肢截面面积; s ——箍筋的间距;
Acor——截面核芯部分的面积Acor = bcor hcor; ξ——抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比,按下式计算
(5-9)
式中 Astl——对称布置在截面中的全部抗扭纵筋的截 面面积;
fy——抗扭纵筋的抗拉强度设计值;
ucor——核芯部分的周长。ucor=2(bcor+hcor),bcor 和hcor分别为箍筋内 表面计算的截面核芯部分的短边 和长边尺寸 。
另一类是静定结构中由于变形的协调使截面产生的扭 转 称为协调扭转或附加扭转 例如图5-l的框架边梁 由于框 架边梁具有一定的截面扭转刚度,它将约束楼面梁的弯曲 转动,使楼面梁在与框架边梁交点的支座处产生负弯矩作 为扭矩荷载在框架边梁产生扭矩。由于框架边梁及楼面梁 作为超静定结构,边梁及楼面梁混凝土开裂后其截面扭转 刚度将发生显著变化,边梁及楼面梁将产生塑性变形内力 重分布,楼面梁支座处负弯矩值减小,而其跨内弯矩值增 大;框架边梁扭矩也随扭矩荷载减小而减小。
钢筋混凝土结构在扭矩作用下,根据扭矩形成的原 因,可以分为两种类型:一是平衡扭转,二是协调扭转 或称为附加扭转。
若结构的扭矩是由荷载产生的,其扭矩可根据平衡 条件求得,与构件的抗扭刚度无关,这种扭转称为平衡

第七章受扭构件承载力计算

第七章受扭构件承载力计算

第七章 受扭构件承载力计算7.1 概述工程中的钢筋砼受扭构件有两类:● 一类是 —— 平衡扭矩:是静定结构由于荷载的直接作用所产生的扭矩,这种构件所承受的扭矩可由静力平衡条件求得,与构件的抗扭刚度无关。

如:教材图7·1a 、b 所示受檐口竖向荷载作用的挑檐梁,及受水平制动力作用的吊车梁以及平面曲梁、折线梁、螺旋楼梯等。

● 另一类是 —— 协调扭矩:是超静定结构中由于变形协调条件使截面产生的扭矩,构件所承受的扭矩与其抗扭刚度有关。

如:教材图7·2 所示现浇框架的边梁。

由于次梁在支座(边梁)处的转角产生的扭转,边梁开裂后其抗扭刚度降低,对次梁转角的约束作用减小,相应地边梁的扭矩也减小。

● 本章只讨论平衡扭转情况下的受扭构件承载力计算。

在工程结构中,直接承受扭矩、弯矩、剪力和轴向力复合作用的构件是常遇的。

但规范对弯扭、剪扭和弯剪扭构件的设计计算,是以抗弯、抗剪能力计算理论和纯扭构件的承载力计算理论为基础,采用分别计算和叠加配筋的方法进行的,故有必要先了解纯扭构件的受力性能和承载力的计算方法。

7.2 纯扭构件的受力性能7.2.1 素砼纯扭构件的受力性能素砼构件也能承受一定的扭矩。

素砼构件在扭矩T 的作用下,在构件截面中产生剪应力τ及相应的主拉应力tp σ 和主压应力cp σ(教材图7·3)。

根据微元体平衡条件可知:τστσ==cp tp ,由于砼的抗拉强度远低于它的抗压程度,因此当主拉应力达到砼的抗拉强度时,即t tp f ≥=τσ时,砼就会沿垂直于主拉应力方向裂开(教材图7·3)。

所以在纯扭矩作用下的砼构件的裂缝方向总是与构件轴线成45o的角度。

并且砼开裂时的扭矩T 也就是相当于t f =τ时的扭矩,即砼纯扭构件的受扭承载力co T 。

为了求得co T ,需要建立扭矩和剪应力之间的关系,然后根据强度条件,即砼纯扭构件的破坏条件求出受扭承载力co T 。

7.2.2 素砼纯扭构件的承载力计算(一) 、弹性分析法:用弹性分析方法计算砼纯扭构件承载力时,认为砼构件为单一匀质弹性材料。

混凝土结构设计原理 第五章 受扭构件承载力计算

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

5_受扭构件承载力计算
为受压脆性破坏。
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

受扭构件承载力

受扭构件承载力
对矩形截面,受扭塑性截面系数Wt按下式计算。
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,介 于两者之间。因此,开裂扭矩也介于两者之间。《混凝 土结构设计规范》规定,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计算,再引入修正系数考虑 应力非完全塑性分布的影响。开裂扭矩的计算公式为:
5.2.3 纯扭构件的承载力计算
5.2.3.2 纯扭构件的破坏特征
钢筋混凝土纯扭构件,开裂前钢筋中的应力很小,开裂后 不立即破坏,裂缝可以不断增加,随着钢筋用量的不同,有不 同的破坏形态。 (1) 少筋破坏:裂后钢筋应力激增,构件破坏,呈脆性破坏特征。 承载力取决与混凝土的抗拉强度。 (2) 适筋破坏:裂后钢筋应力增加,继续开裂,钢筋屈服,混凝 土压碎,构件破坏,具有一定的延性。 (3) 超筋破坏:受扭的纵向钢筋和受扭箍筋都过量配置,裂后钢 筋应力增加,继续开裂,混凝土压碎,构件破坏,钢筋未屈服。 属于无预兆的脆性破坏。承载力取决于混凝土的抗压强度。 (4) 部分超筋破坏:裂后钢筋应力增加,继续开裂,混凝土压碎, 构件破坏,纵筋或箍筋未屈服。
图5-1 偏心受力梁
5.1 概述
工程中有两类受扭构件:
(1) 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。受扭构件必须具有足够的抗扭承载力,否则结构破 坏(静定结构)。 (2) 扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关,称为协调扭转。 超静定结构中,扭矩是由相邻构件的变形产生。
协调扭转的构件在受力过程中混凝土的开裂将显著降低 构件的抗扭刚度,所承受的扭矩随之减小,通常增加适量的 构造钢筋而不做专门计算。
5.3.2 弯剪扭构件的承载力计算
5.3.2.1 在弯、扭作用下的承载力计算
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常用值的区间为1.0~1.3
箍筋内皮所包围 的面积,取截面 尺寸减去保护层 厚度算得
6.1节思考题
• 1、素混凝土纯扭构件的破坏特征如何? • 2、钢筋混凝土纯扭构件有哪几种破坏形式?各
有什么特点? • 3、试述钢筋混凝土受扭构件扭曲截面承载力计
算的变角度空间桁架模型的基本假定?
7.2 矩形截面剪扭构件承载力
箱形截面:忽略核心区混凝土的作用 混凝土开裂后不承受拉力 忽略混凝土斜杆的抗剪作用,只考虑承受压力 纵筋和箍筋的作用:桁架弦杆和受拉腹杆
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。
Astl f y
ucor
Astl f y s
Ast1 f y v Ast1 f y v ucor
混凝土结构原理与设计
本章学习重难点
重点: 矩形截面纯扭构件的破坏特征、剪扭构件、弯扭
构件的设计与计算
难点:
剪扭构件的剪扭相关性、弯扭构件的弯扭相关性、 弯剪扭构件的设计与计算
6 受扭构件承载力
6.1 矩形截面纯扭构件承载力 6.2 矩形截面剪扭构件承载力 6.3 矩形截面弯扭构件承载力 6.4 受扭构件的计算和构造
受压区
弹性分析
按材力导出外边缘max时的扭矩比实测扭矩低很多。
塑性分析
认为材料塑性充分发展,全截面从表面至中
心达到max所计算的扭矩抗力。
Tp = ft wt
wt ––– 抗扭塑性抵抗矩
对于矩形截面:
Wt
b2 6
(3h-b)
b/2
开裂扭矩的计算
ft
max h
ft ft
ft
b
b
h
d1
d2 F2
F1
有腹筋梁,认为混凝土部分提供的抗扭。 抗剪承载力之间也符合1/4圆相关性
––– “ 部分相关”
在钢筋抗剪、抗扭部分不作调整 ––– “ 部分不相关”
6.2.2 剪扭构件的剪扭承载力
当0.5 < Tc/ Tco 1.0 或 0.5 < Vc/ Vco 1.0时,要 考虑剪扭相关性
t
1
1.5 0.5 VWt
As = Asm+Ast/3
平衡扭转----静定问题 雨蓬梁,吊车梁
约束扭转----超静定问题
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。
(a)
H
e0
H
边框架主梁
MT=He0
(c)
(b) (d)
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
扭矩T很少单独作用 往往和弯矩M、剪力V等 共同作用
提高抗扭承载力。
T(T)
开裂后不立即破坏,裂缝可 以不断增加,随着钢筋用量 的不同,有不同的破坏形态
• ◎少筋破坏:
• 开裂后钢筋应力激增,构件破坏突然,与素 混凝土构件的破坏无大差别,典型的脆性破 坏
• ◎适筋破坏:
• 开裂后钢筋应力增加,裂缝陆续开展,钢 筋屈服,混凝土压碎,构件破坏;破有预兆, 是延性破坏
§6.2、矩形截面剪扭构件承载力
6.2.1 受扭承载力降低系数
剪扭相关性: 由于剪力的存在,抗扭承载力降低 由于扭矩的存在,抗剪承载力降低
Vc/Vc0 1.5 A
1.0 0.5
t
B
C
( Tc Tc0
Vc ) Vc0
G
D
பைடு நூலகம்
0
0.5
1.0
1.5
Tc/Tc0
从图中看出,无腹筋构件的剪、扭相关性 符合1/4圆规律。
计算中只考虑平衡扭转问题
§6.1、矩形截面纯扭构件承载力
纯扭构件——构件只承受扭矩
包括: 素混凝土纯扭构件 钢筋混凝土纯扭构件
6.1.1 纯扭构件的受力性能
素混凝土纯扭构件
T
tp
先在某长边中点开裂,
形成一螺旋形裂缝,一裂即坏
T(T)
是典型的脆性破坏
三边受拉,一边受压
T(T)
1 2
2 1
Tmax
裂缝
s
实验表明: 当0.5 2.0 一般两者可以发挥作用
《规范》规定: 0.6 1.7 当 = 1.2, 纵筋和箍筋的用量比最佳
Tu
0.35Wt ft 1.2
Ast1 f yv s
Acor
称抗扭纵筋和箍筋的 配筋强度比, 为保证
纵、箍筋均能屈服,建
议取0.6~1.7,当>1.7 时,取=1.7,
Acor
最终梁的箍筋
Asv1 Asv1 Ast1
s
sv st
不需要考虑剪力或者扭矩作用的情形:
V 0.35 ftbh0
可以不考虑剪力的作用
T 0.175 ftWt
可以不考虑扭矩的作用
6.2节思考题
• 1、简述剪扭的相关性及考虑方法。
§6.3、矩形截面弯扭构件承载力
6.3.1 弯剪扭的相关性
Tbh0
0.5 t 1.0
其抗剪承载力公式分别为:
对于一般剪扭构件:
V
0.7(1.5 t ) ftbh0
f yv
Asv1 sv
h0
对于需要考虑剪跨比的剪扭构件:
V
1.75
1
1.5
t
f
t
bh0
f yv
Asv1 sv
h0
抗扭承载力公式为:
T 0.35t ftWt 1.2
f y vAst1 st
F1
F2 b
h
b/2
弹性材料
理想弹塑性材料
b2 Tcr 2(F1d1 F2d2 ) 6 (3h b) ft Wt ft
矩形截面的抗扭塑性抵抗矩
亦可用砂堆比拟导出
但混凝土并非理想塑性材料,故实际梁的扭矩 抗力介于弹性分析和塑性分析结果之间
素梁纯扭抗扭承载力:
Tu=0.7ft wt
钢筋混凝土纯扭构件的配筋形式
• ◎超筋破坏:
• 裂后钢筋应力增加,继续开裂,混凝土压碎, 构件破坏,纵向钢筋和箍筋均未屈服,是脆性 破坏,设计时应避免。
• ◎部分超筋破坏:
• 裂后钢筋应力增加,继续开裂,混凝土压 碎,构件破坏,纵筋或箍筋未屈服,有一定延 性。
6.1.2 纯扭构件受扭承载力计算
• 1.承载力计算分析

计算模型:空间受力桁架
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 M/T 较大 扭型破坏 M/T 较小 弯扭型破坏 弯型和扭型的交汇区
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。
受扭
开裂
形成大约45°方向的螺旋式裂缝
要配抗扭钢筋
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
分解为竖向(箍筋)和水平(纵筋)组成 抗扭骨架。
钢筋混凝土纯扭构件的受力性能
T(T)
钢筋混凝土纯扭构件
钢筋对开裂影 响不大
开裂前钢筋中的应力很小
适当的抗扭钢筋可以大大
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