第三节钢筋混凝土受扭构件
混凝土受扭构件
0.85ft
fy
V 剪力设计值,对纯扭构件取1 T 2时,取2
Vb
TTu 0.2W tcfc,当 h0/b4时 TTu 0.1W 6tcfc,当 h0/b6时
线性插值
第二节 矩形截面剪扭构件承载力
V
T
M
T
扭矩使纵筋产生拉应力,与受弯时钢筋拉应力叠加,使钢筋拉应力增大, 从而会使受弯承载力降低。
而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加,因此承载力总 是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。
F1
F1
b/2
F2 b
理想弹塑性材料
配筋强度比 --抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比
Astl s fy
Ast1 ucor fyv
Astl —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 y ——受扭纵筋的抗拉强度设计值;
u cor —— 截面核芯部分的周长,uco r2(bco rhco)r
(3)按抗扭承载力计算需要的抗扭箍筋 Ast1 s
TT u0 .35 tftW t 1 .2 fyv A s s1 tA cor
(4)按抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比关系,确定抗扭纵筋 A stl
Astls fy
Ast1 ucor fyv
(5)按照叠加原则计算抗弯剪扭总的纵筋和箍筋用量
受弯纵筋As和A's No 抗扭纵Imag筋e : A's
一、受扭承载力降低系数 t
t
1.5
1 0.5 VWt
Tbh0
t
1.5
10.2 1 VWt
Tbh0
t ——为剪扭构件的混凝土强度降低系数
0.5t 1.0
抗扭砼承载力
抗剪砼承载力
钢筋混凝土结构基本构件(T截面解析
建筑结构基础与识图
(5)截面设计(二类截面)
x h f
1、判断截面类别: 2、计算x:
h f M 1fcbf h ( h ) f 0 2
x h0 -
h0
2
hf 2M - fc(bf b )hf(h0 ) 2 1fc b
建筑结构基础与识图
3.1.2受弯构件的正面承载力计算
本节主要内容:
1、破坏形态;
2、单筋矩形截面计算; 3、双筋矩形截面的计算; 4、T形截面的计算。
建筑结构基础与识图
5、T形截面受弯构件正截面承载力计算
本节主要内容:
1、T形截面特点; 2、两种类型及判别; 3、第一类T形截面计算公式; 4、第二类T形截面计算公式; 5、截面设计; 6、截面复核。
建筑结构基础与识图
项目3 钢筋混凝土结构基本构件
本章主要内容: 3.1 钢筋混凝土受弯构件 3.2 钢筋混凝土受压构件
:
3.3 钢筋混凝土受扭构件 3.4 预应力混凝土构件基本知识 3.5 钢筋混凝土结构施工图
1
钢筋混凝土受弯构件
建筑结构基础与识图
3.1.1梁、板的一般构造要求
本节主要内容:
1、截面形式及尺寸; 2、配筋; 3、混凝土保护层厚度。
界限,X=hf‘ f c b f h f f y As
M f f c b f h f ( h0 h f 2 )
f c b f h f f y As M M f
f c b f h f f y As M M f
截面复核,As已知 截面设计,As未知
钢筋混凝土结构受扭结构计算
扭 3.对剪扭作用为避免砼的抗力被重复利用,考虑砼部分的
构 V-T相关性。 件
的 承 载
Mu
As
f y (h0
-
x) 2
力
Vu
0.7 ftbh0
1.25 f yv
Asv s
h0
Tu 0.35 ftWt Ts
VT相关性 定性分析 砼受剪承载力因扭矩的存在而降低;
矩
砼受扭承载力因剪力的存在而降低。
Ast bh
stm in
0.30%(HPB235级钢筋) 0.20%(HRB335级钢筋)
重要知识点
受扭纵筋(纵筋、箍筋缺一不可) 配 筋 形 式 和 构 造 要 求 受扭纵筋应沿截面周边均匀对称布置,截面四角必须
布置,间距不大于200mm或截面宽度b。 受扭纵筋的搭接和锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。
态
矩
形
超筋破坏
截
面
纯
发生条件
1.箍筋和纵筋配置量都过大。
扭
2.箍筋和纵筋配筋量相差过大。
构
1.抗扭钢筋屈服前,相邻两条45°螺旋裂缝间砼先 压坏,为受压脆性破坏,完全超筋破坏。受扭
件
破坏特点 承载力取决于砼的抗压强度及截面尺寸。
破
2.箍筋(纵筋)未达到屈服、纵筋(箍筋)达到屈
坏
服的部分超筋破坏。
形
fyv
Ast 1 s
Acor
抗扭纵筋:Ast
抗扭箍筋:
Ast1 s
重要知识点
受弯纵筋As和A's
A' s
抗扭纵筋: Ast
Ast /3
A' + A /3
钢筋混凝土受拉构件及受拉构件图文
As
Ne' 240000 (500 150 45) 2305mm2
f y (h0 a')
300 (255 45)
重庆水电职院建筑系 熊川楠
另外取 A's 0 ,重求 x 值。 1 fcbx2 / 2 1 fcbh0 x Ne 0
重庆水电职院建筑系 熊川楠
重庆水电职院建筑系 熊川楠
2、扭转的类型:
(1)平衡扭转:
构件的扭矩是由荷载的直接作用所引起的,构件的内扭矩 是用以平衡外扭矩即满足静力平衡条件所必需的,如雨篷 梁、吊车梁等。
(2)协调扭转或附加扭转:
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。
图6-2 重庆水电职院建筑协系调熊扭川转楠
(3)抗扭钢筋的形式:
抗弯 ——纵向钢筋;
抗剪 ——箍筋或箍筋+弯筋;
抗扭 ——箍筋+沿截面周边均匀布 置的纵筋,且箍筋与纵 筋的比例要适当。
(4)受扭构件分类:
图6-3 抗扭钢筋形式
第4章 钢筋混凝土受拉构件及
受扭构件
一、钢筋混凝土受拉构件 二、钢筋混凝土受扭构件
重庆水电职院建筑系 熊川楠
4.1 钢筋混凝土受拉构件
钢筋混凝土受拉构件可分为轴心受拉构件和偏心受 拉构件。
当轴向拉力作用线与构件截面形心线重合时,为轴 心受拉构件,如钢筋混凝土屋架的下弦杆、圆形水池 等;当轴向拉力作用线偏离构件截面形心线或同时由 轴心拉力和弯矩作用时,为偏心受拉构件,如钢筋混凝土 矩形水池、双肢柱的肢杆等。
第十一章 混凝土结构
第十一章混凝土结构第一节混凝土结构材料一、混凝土结构概述(一)混凝土结构的一般概念普通混凝土是由一定比例的水泥、砂、石和水经拌和、浇注、振捣、养护,逐步凝固硬化形成的人工石材,简称“砼”。
(a) 素混凝土基础(b) 钢筋混凝土梁(c) 预应力混凝土空心板(d) 钢骨混凝土柱(e) 钢管混凝土柱图11-1 常见的混凝土结构形式图11-1 常见的混凝土结构形式受压区受拉区受压区受拉钢筋受拉区(混凝土裂缝)图11-2 素混凝土和钢筋混凝土简支梁受压钢筋图11-3 钢筋混凝土柱图11-2 素混凝土和钢筋混凝土简支梁图11-3 钢筋混凝土柱1.楼板(楼层板、屋面板)2.梁(主梁、次梁)3.柱4.墙5.基础上柱边梁下柱基础楼板主梁次梁(二)混凝土结构的组成图11-4 混凝土结构组成示意二、混凝土(一)混凝土的强度1.混凝土立方体抗压强度fcu与混凝土的强度等级我国《混凝土结构设计规范》(GB50010)规定,混凝土按其立方体抗压强度标准值fcu,k的大小划分为14个强度等级,分别为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。
2.混凝土轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)fc3.混凝土轴心抗拉强度ft(二)混凝土的变形表11-1 混凝土强度标准值(N/mm2)项次符号混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C801fc,k10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.552.52ft,k1.27 1.54 1.782.01 2.20 2.40 2.51 2.65 2.74 2.85 2.933.00 3.05 3.10三、钢筋(一)钢筋的种类AAD DDA-ADD钢绞线刻痕钢丝螺旋肋钢丝图11-5 钢绞线与钢丝图11-5 钢绞线与钢丝(二)钢筋与混凝土的共同工作1.钢筋与混凝土的粘结作用2.保证钢筋和混凝土间粘结的措施(1)基本锚固长度(2)钢筋的弯钩(3)钢筋的连接1)绑扎搭接连接2)机械连接接头3)焊接接头5d135°DD=4d(HRB335)5d(HRB400 RRB400)5dddd5dd(a) 末端带弯钩的机械锚固端(b) 末端双面贴焊钢筋的机械锚固端(c) 末端与方形钢板穿孔塞焊的机械锚固端图11-6 钢筋机械锚固的形式图11-6 钢筋机械锚固的形式(a) 手工弯标准钩(b) 机械弯标准钩≥2.5d6.25dd≥2.5dd图11-7 光面钢筋弯钩3d≥1.3l 1≥0.3l 1图11-8 钢筋绑扎搭接接头连接区段l 1图11-7 光面钢筋弯钩图11-8 钢筋绑扎搭接接头连接区段搭接处箍筋间距s≤5d且≤100mm图11-9 受拉钢筋搭接处箍筋设置图11-9 受拉钢筋搭接处箍筋设置第二节钢筋混凝土结构基本构件及其受力特点一、钢筋混凝土受弯构件(一)受弯构件的定义和类型混凝土压坏混凝土压坏(a) 正截面破坏(b) 斜截面破坏PPPP图11-10 受弯构件的破坏形式受压区中和轴受拉区受拉钢筋受压区受拉区受拉钢筋中和轴受压钢筋中和轴受拉钢筋图11-11 梁和板的横截面(a)(b) (c)图11-11 梁和板的横截面(二)受弯构件的截面形式及尺寸(b) T形梁图11-12 梁的截面形式受拉钢筋(a) 单筋矩形梁中和轴受压区(c) 工字梁受拉钢筋中和轴受压区中和轴受拉钢筋受压钢筋受压区(d) 十字梁 受拉钢筋中和轴受压区受拉钢筋受压区中和轴中和轴受压区受拉钢筋(e) 花篮梁 (f) 倒T形梁图11-12 梁的截面形式1.梁的截面形式及尺寸2.板的截面形式及板的厚度受压区受拉钢筋受压区受压区受拉钢筋(a) 矩形板 (b) 空心板(c) 槽形板图11-13 板的截面形式受拉钢筋图11-13 板的截面形式3.梁、板的支承长度(三)受弯构件的钢筋1.梁中钢筋124343213421图11-14 梁中钢筋骨架及配筋图箍筋架立钢筋弯起钢筋受力钢筋图11-14 梁中钢筋骨架及配筋图(1)纵向受力钢筋≥30≥1.5d保护层厚度≥25≥d≥25≥d≥25≥d保护层厚度保护层厚度图11-15 受力钢筋的排列图11-15 受力钢筋的排列表11-5 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm)环境类别板、墙、壳梁柱≤C20C25~C50≥C45≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50一201515302525303030二a-2020-3030-3030 b-2520-3530-3530三-3025-4035-4035(2)弯起钢筋≥50≤s max≥50≤s max ≤s max≤s max图11-16 弯起钢筋的布置图11-16 弯起钢筋的布置(3)箍筋(a) 单肢箍筋 (b) 双肢箍筋 (d) 复合箍筋 (d) 开口式箍筋图11-17 箍筋的形式和肢数图11-17 箍筋的形式和肢数≥50≤s max≥50≤s max≥50≤s max≥50≤s maxs≤10d 图11-18 箍筋的布置图11-18 箍筋的布置(4)架立钢筋(5)梁侧构造钢筋≤200≤200≤200≤200h w ≥450拉筋或纵向构造钢筋图11-19 腰筋和拉筋图11-19 腰筋和拉筋2.板中的钢筋受力钢筋分布钢筋分布钢筋受力钢筋图11-20 板的配筋图11-20 板的配筋(2)板的分布钢筋(1)板的受力钢筋二、钢筋混凝土受压构件图11-21 受压构件的分类(c) 双向偏心受压(b) 单向偏心受压(a) 轴心受压图11-21 受压构件的分类(一)受压的概念(二)受压构件的截面形式及尺寸(三)材料强度要求(四)柱中钢筋1.纵筋箍筋复合箍筋350350b <400350拉筋b <400h<600b <400600<h<1000600<h<10001000<h<1500复合箍筋2.箍筋不应采用内折角不应采用内折角图11-23 复杂截面的箍筋形式图11-23 复杂截面箍筋形式三、钢筋混凝土受扭构件(一)受扭的概念(二)受扭构件的钢筋PPHHMPM柱边梁楼面梁图11-24 受扭构件示例(a) 吊车梁(b) 框架边梁图11-24 受扭构件示例135°45°10d图11-25 受扭构件的配筋图11-25 受扭构件的配筋四、预应力混凝土构件概述(一)预应力混凝土的基本概念N NPPPPNN(b) 荷载作用(a) 预应力作用 (c) 预应力与荷载共同作用图11-26 预应力混凝土简支梁的受力情况图11-26 预应力混凝土简支梁的受力情况预应力混凝土结构的优点:1.自重轻,节约工程材料2.改善结构的耐久性3.提高结构的抗疲劳性能4.增强结构或构件的抗剪能力(二)预应力的施加方法1.先张法横梁固定端台座伸长张拉临时固定钢筋压缩压缩图11-27 先张法主要工序示意图图11-27 先张法主要工序示意图2.后张法锚固钢筋伸长混凝土压缩灌浆孔灌浆孔图11-28 后张法主要工序示意图图11-28 后张法主要工序示意图第三节钢筋混凝土梁板结构一、概述(一)钢筋混凝土楼盖的类型(二)现浇楼盖的类型图11-29 肋梁楼盖图11-30 无梁楼盖板次梁主梁柱板主梁柱密肋板梁梁图11-31 井字楼盖图11-32 密肋楼盖二、整体式单向板肋梁楼盖的构造(一)结构平面布置及梁、板截面尺寸(二)板的配筋构造1.受力钢筋的布置方式l/7l/10l/6al/5l/10l/7l/6a a l/6l/5≥120≥≥120≥hl b l b ll/10l/7l/6a al/6l/6a l/5(a)(b)l/6l/6l a图11-33 连续板的配(a) 一端弯起(b) 两端弯起al /6al /5l /10aal /6l /5l /7aaaal /5l /7aaaa≥120≥lblbllbla a l /6l /6a l /5(c) 分离式l /6l /6l /5l a图11-33 连续板的配筋方式(b) 两端弯起2.构造钢筋(1)与梁垂直的上部构造钢筋次梁主梁每米长度中不少于5根直径8mm的钢筋板的受力筋图11-34 板中与梁垂直的上部构造钢筋l 0/4l 0/4图11-34 板中与梁垂直的上部构造钢筋(2)嵌入砌体墙内板的上部构造钢筋(3)分布钢筋≥≥ln/4ln/7aa≥l n/7a a aa分布筋?6@25l n次梁主梁受力筋双向?8@200图11-35 单向板中的构造钢筋≥?8@2≥1/3跨中受力筋图11-35 单向板中的构造钢筋(三)次梁的配筋构造架立筋兼负筋≥20d5050≥A s /4≥A s /2≥A s /2≥A s /4h1/5l +20d1/3l1/5l +20d 2h 1/3l20d20dl n1l n2图11-36 次梁的钢筋布置l a h 鸭筋1212图11-36 次梁的配筋布置(四)主梁的配筋构造(a) 附加箍筋附加箍筋传递集中荷载的位置图11-37 附加横向钢筋附加吊筋传递集中荷载的位置h 1b s20d20d50(b) 附加吊筋h 150图11-37 附加横向钢筋三、整体式双向板肋梁楼盖的构造四、楼梯(一)现浇楼梯的类型和组成(二)现浇楼梯的构造1.板式楼梯(a) 弯起式配筋(b) 分离式配筋l n /6l n /4l n /6l n /4l nl 1/4l 1每步一根分布筋图11-38 板式楼梯的配筋l a楼梯平台2.梁式楼梯l nl n /4l n /4分布筋受力筋受力筋(每步不少于2?6)分布筋(不少于?6@250)cb图11-39 踏步板的配筋图11-39 踏步板的配筋l al a s图11-40 斜梁的配筋图11-40 斜梁的配筋五、雨篷hbl6060l a雨篷梁雨篷板受力筋分布筋图11-41 雨篷的配筋图11-41 雨篷的配筋第四节钢筋混凝土框架结构一、多层框架结构的类型与布置(一)框架结构的类型(二)框架结构的布置(a) 横向承重框架(c) 双向承重框架图11-42 承重框架布置方案(b) 纵向承重框架(d) 双向承重框架图11-42承重框架布置方案二、无抗震设防要求框架构造(一)梁柱截面的选择1.截面形状2.初选截面尺寸(二)节点的构造要求。
混凝土结构中的受扭构件
第八章 受扭构件
8.2 纯扭构件的开裂扭矩
一、开裂前后的受力性能 1、开裂前,钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理 论基本吻合; 2、开裂前,受扭钢筋的应力很低,可忽略钢筋的影响; 3、开裂前,矩形截面受扭构件截面上的剪应力分布见 下页图,最大剪应力tmax发生在截面长边中点; 4、(开裂前,主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成 螺旋型,且构件侧面的主拉应力和主压应力相等;) 5、当主拉应力达到混凝土抗拉强度时,在构件的某个 薄弱部位形成裂缝,裂缝沿主压应力迹线迅速延伸; 6、对于素混凝土构件,开裂会迅速导致构件破坏,破 坏面呈一空间扭曲曲面。
第八章 受扭构件
第八章 受扭构件
8.1 概 述 一、受扭构件的概念
截面上有扭矩作用,且扭矩值不可忽略的构件。
二、受扭构件的分类(按引起扭转的原因分类)
平衡扭转和协调扭转(亦称约束扭转)
8.1 概 述
第八章 受扭构件
1、平衡扭转
(1)平衡扭转的概念
构件中的扭矩由荷载直接引起,其值可由平衡条件直接求出。 该类扭转称平衡扭转。
h
b
hw
(2)Wtw、 W’tf、 Wtf的计算
hf
bf
b Wtw (3h b) Wtf (b f b) 6 2
2
h2 f
Wtf
hf 2 2
(bf b)
▲翼缘宽度应满足bf' ≤b+6hf' 及bf ≤b+6hf的条件,且hw/b≤6。
8.2 开裂扭距
第八章 受扭构件
f yv Ast1 Tu 0.35 1.2 z Acor ftWt sf tWt
f yv Ast1
z
f yv Ast1 sf tWt
钢筋混凝土受扭构件—受扭构件的特点及配筋要求
当符合式(5-19)或式(5-20)条件时,可不考虑抗剪承载力, 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:
V≤0.35 ft bh0
(5-19)
V≤
ft bh0
(5-20)
当符合式(5-21)要求时,可不考虑抗扭承载力,仅按受弯和受剪 承载力分别进行计算:
2024/2/7
(1) 少筋破坏。少筋破坏过程迅速而突然,属于脆性破坏。 设计时应避免少筋破坏的发生。
(2) 适筋破坏。当受扭箍筋和纵筋配置都适量时,构件开裂 后并不会立即破坏,随着扭矩的增加,构件将出现多条大体连 续、倾角接近于45º的螺旋状裂缝(图5.4b),此时裂缝处原混凝 土承担的拉力改由与裂缝相交的钢筋承担。
2024/2/7
图5.5 受扭钢筋的构造
第5章 钢筋混凝土 受扭构件
2024/2/7
图5.1 常见受扭构件示例
(a) 雨篷梁;(b) 框架边梁;(c) 吊车梁
2024/2/7
5.1 受扭构件的受力特点及配筋构造
2024/2/7
5.1.1 受扭构件的受力特点
钢筋混凝土受扭构件中矩形截面居多,并且纯扭构件的受 力性能是其他复合受力分析的基础,现以矩形截面纯扭构件为 例讨论受扭构件的受力特点。
2024/2/7
图5.2 纯扭构件的弹性应力分布
图5.3 素混凝土纯扭构件破坏的截面形式
2.钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的破坏形态
由前面分析可知,在纯扭构件中配置受扭钢筋时,最合理 的配筋方式是在靠近构件表面处设置呈45º走向的螺旋形钢筋, 其方向与混凝土的主拉应力方向相平行。但螺旋形钢筋施工复 杂,且这种配筋方法也不能适应扭矩方向的改变,实际很少采
钢筋混凝土受扭构件
—Acor—截面核心部分的面积: ,此 Acor bcor hcor 处 、 为bcor箍筋hcor内表面范围内截面核 心部分的短边、长边尺寸;
— —受扭构件纵向钢筋与箍筋的配筋强度 比值。
2. 混凝土纯扭构件的极限扭矩
配置受扭钢筋对提高受扭构件抗裂性能的作用不 大,但当混凝土开裂后,可由钢筋继续承担拉力. (1)受扭钢筋的形式
受扭构件中主拉应力与构件轴线成45°角,因此合 理的配筋方式应采用与轴线成45°的螺旋形箍筋。 但螺旋形箍筋施工复杂,且只能适应一个方向的扭 矩,一般多采用横向箍筋与纵向钢筋组成的钢筋骨 架来抵抗扭矩作用。
建筑结构概论
钢筋混凝土受扭构件
扭转是构件除承受弯矩、剪力、轴力外另一种基 本受力形式之一。钢筋混凝土受扭构件中,常见的 有现浇框架结构中的边梁,厂房结构中受横向制动 力作用时的吊车梁,以及钢筋混凝土雨蓬梁等构件。
钢筋混凝土构件受扭可以分成两大类: 一类为平衡扭转:构件中的扭矩由外荷载直接作 用产生,扭矩可以直接由荷载静力平衡求出,与构 件的抗扭刚度无关。如图6-1中的吊车梁、挑檐梁。 另一类为协调扭转: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。如图6-2中现浇框架中的边 梁。
b2 6
3h b
ft
称为矩形截面抗扭塑性抵抗矩。
ft
素混凝土既非完全弹性,又非理想塑性,是介于
两者之间的弹塑性材料。因而受扭时的极限应力分
布将介于上述两种情况之间。素混凝土构件的受扭
承载力即开裂扭矩为
Tcr 0.7Wt ft
当荷载产生的扭矩满足下式
Tcr 0.7Wt ft
则认为混凝土的抗扭能力足以承受由荷载产生的外 扭矩作用,抗扭钢筋仅需按构造设置。
钢筋混凝土受扭构件中受扭纵筋和筋的配筋强度
对于钢筋混凝土受扭构件的受扭纵筋和筋的配筋强度问题,需要分别考虑,以下是具体的内容:1. 受扭纵筋的配筋强度:受扭纵筋是钢筋混凝土受扭构件中承受扭矩的主要钢筋,其配筋应按照要求进行。
受扭纵筋的配筋强度包括了受扭钢筋截面相对于混凝土的弹性极限扭矩和极限扭矩的计算。
- 弹性极限扭矩的计算:按照规范规定计算受扭钢筋的弹性极限扭矩Mu,其中Mu的计算公式为:Mu= Asfy / (1.15γsλs) 其中As是受扭钢筋总面积,fy是钢筋抗拉屈服强度,γs是安全系数,λs是受扭钢筋弯曲等效系数。
- 极限扭矩的计算:按照规范规定计算受扭钢筋的极限扭矩MuRd,其中MuRd 的计算公式为MuRd = ψξβ [Asfy( d - a ) / ΓsLs],其中ψ是考虑钢筋与混凝土间的粘结效应的修正系数,ξ是受扭钢筋的随机偏差系数,β是考虑裂缝宽度影响的修正系数,d是构件截面的有效深度,a是钢筋到构件边缘的距离,Γs是钢筋强度的平均值,Ls是受扭段长度。
2. 筋的配筋强度:另外,为了保证受扭构件的性能,也需要考虑筋的配筋强度。
筋的配筋强度分为两部分,即对筋抗剪的强度和对筋抗弯的强度。
- 对筋抗剪的强度:按规范规定计算对筋的抗剪强度,应满足规范中对受拉纵向钢筋斜截面抗剪强度的规定。
例如,在GB50010-2010中,规定纵向受拉钢筋斜截面抗剪强度Vsb的计算公式如下:Vsb = 0.6fct,bwstr /γv,其中fct,bw是混凝土轴向受拉强度,bwstr是对筋弯折点到截面边缘的距离,γv是安全系数。
- 对筋抗弯的强度:按规范规定计算对筋的抗弯强度,应满足规范中对挠曲变形计算的规定。
例如,在GB50010-2010中,规定任一弯矩作用下,受压区混凝土承载力为Nc = αc[fckAs / γc + fsAs’ / γs],其中αc为影响受压区混凝土应力分布系数,As为对筋面积,As'为与对筋平行的另一组钢筋面积,γc和γs为安全系数。
ch.6.钢筋混凝土受扭构件
6.2 纯扭构件受力和承载力计算
三种破坏形态 随所配抗扭钢筋数量的不同,受扭构件的破坏形态 不同,由于抗扭钢筋有两种,所以无论何种破坏形 态均应考虑两种钢筋的比例协调。 1. 适筋破坏 受扭箍筋和纵筋配置适当,破坏扭矩大小直接受 配筋量影响; 砼开裂后, 与临界(斜)裂缝相交的钢筋都能先达 到屈服,然后混凝土压坏; 与受弯适筋梁破坏类似,属延性破坏.
按规范公式计算 确定箍筋数量 1. 计算系数t 2. 计算抗剪箍筋数量 Asv1/s 、抗扭箍筋数量 Ast1/s 3. 计算箍筋总数量 A*st1/s= Asv1/s + Ast1/s 4. 验算配箍率sv=nA*st1/bs sv,min 确定纵筋数量 1. 计算受扭纵筋数量Astl 2. 按正截面强度计算受弯纵筋数量As 3. 将两部分纵筋迭加并验算总纵筋配筋率
T
6.3 剪扭和弯扭构件承载力计算
剪扭相关性—— 剪扭构件的砼受扭承载力降低系数 t
1.5 t VWt 1 0.5 Tbh0
t
1.5 VWt 1 0.2 1 Tbh0
0.5 t 1.0
Vc (1.5 t )0.7 f t bh0
砼部分考虑相关性
6.2 纯扭构件受力和承载力计算
受扭构件纵筋与箍筋的配筋强度比 为了使纵向钢筋和箍筋都有效地发挥作用,将两钟钢 筋在数量上和强度上的确相对关系予以控制:
f y Ast l U cor
f yv Ast1 s
f y Ast l s f yv Ast1 U cor
Astl—-对称布置的全部抗扭纵筋的截面面积; Ast1—-沿截面周边所配置的抗扭箍筋单肢截面面积; fy 、 fyv—-受扭纵筋、箍筋的抗拉强度设计值; S—-箍筋的间矩;
钢筋混凝土受扭构件承载力设计计算
钢筋混凝土受扭构件承载力设计计算摘要:结合桥梁设计工作实践经验论述了受扭构件承载力的计算方法和计算公式,结合具体实例,提出了钢筋混凝土受扭构件设计及承载力的计算方法及适用范围,以供设计者参考借鉴。
关键词:桥梁工程桥梁构件混凝土受扭构件承载力设计内力计算桥梁工程中扭转构件其受力的基本形式之一,钢筋混凝土结构中常见的构件形式,例如现浇框架边梁或折梁等结构构件都是受扭构件。
受扭构件根据截面上存在的内力情况可分为纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭等多种受力情况。
在实际工程中,纯扭、剪扭、弯扭的受力情况较少,弯剪扭的受力情况则较普遍。
因此,在桥梁结构设计工作中构件的内力计算至关重要。
1 钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的设计与计算(1)开裂扭矩的计算:纯扭构件的扭曲截面承载力计算中,首先需要计算构件的开裂扭矩。
如果扭矩大于构件的开裂扭矩,则还要按计算配置受扭纵筋和箍筋,以满足构件的承载力要求。
否则,应按构造要求配置受扭钢筋。
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,钢筋混凝土矩形截面纯扭构件的开裂扭矩可用公式计算: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。
钢筋混凝土受扭构件
2. 最小刚度原则
最小刚度原则: 最小刚度原则:取同号弯矩区段内弯矩 最大截面的弯曲刚度作为该区段的弯曲刚度, 最大截面的弯曲刚度作为该区段的弯曲刚度,即在 简支梁中取最大正弯矩截面的刚度为全梁的弯曲刚 而在外伸梁、连续梁或框架梁中, 度,而在外伸梁、连续梁或框架梁中,则分别取最 大正弯矩截面和最大负弯矩截面的刚度作为相应正、 大正弯矩截面和最大负弯矩截面的刚度作为相应正、 负弯矩区段的弯曲刚度。 负弯矩区段的弯曲刚度。
第五章
钢筋混凝土受扭构件
第五章 件
钢筋混凝土受扭构
知识点: 知识点:受扭构件概述和构造要求。
教学目标:了解受扭构件的构造要求。 教学目标:
一、受扭构件概述
受扭构件也是一种基本构件 两类受扭构件: 两类受扭构件: 平衡扭转 约束扭转
平衡扭转 1. 平衡扭转
◆ 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, ◆ 受扭构件必须提供足够的抗扭承载力,否则不
随着配置钢筋数量的不同, 随着配置钢筋数量的不同,受扭构件的破坏形态 配置钢筋数量的不同 也可分为:适筋破坏、少筋破坏和 也可分为:适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏
1. 适筋破坏:箍筋和纵筋配置都合适 破坏:箍筋和纵筋配置都合适 与临界( 与临界(斜)裂缝相交的钢筋都能先达到屈服,然后混凝土压坏 裂缝相交的钢筋都能先达到屈服, 钢筋都能先达到屈服 与受弯适筋梁的破坏类似, 与受弯适筋梁的破坏类似,具有一定的延性
1. 钢筋混凝土受弯构件的截面刚度
(1)钢筋混凝土受弯构件截面刚度的特点 钢筋混凝土构件的截面刚度为一变量, 钢筋混凝土构件的截面刚度为一变量, 其特 点可归纳为: 点可归纳为: 随弯矩的增大而减小。这意味着, 1)随弯矩的增大而减小。这意味着,某一 根梁的某一截面,当荷载变化而导致弯矩不同时, 根梁的某一截面 , 当荷载变化而导致弯矩不同时 , 其弯曲刚度会随之变化; 其弯曲刚度会随之变化; 随纵向受拉钢筋配筋率的减小而减小。 2 ) 随纵向受拉钢筋配筋率的减小而减小 。
混凝土结构设计原理选择题
第三章轴心受力构件承载力选择题1.钢筋混凝土轴心受压构件,稳定系数是考虑了()。
A.初始偏心距的影响;B.荷载长期作用的影响;C.两端约束情况的影响;D.附加弯矩的影响;2.对于高度、截面尺寸、配筋完全相同的柱,以支承条件为()时,其轴心受压承载力最大。
A.两端嵌固;B.一端嵌固,一端不动铰支;C.两端不动铰支;D.一端嵌固,一端自由;3.钢筋混凝土轴心受压构件,两端约束情况越好,则稳定系数()。
A.越大;B.越小;C.不变;4.一般来讲,配有螺旋箍筋的钢筋混凝土柱同配有普通箍筋的钢筋混凝土柱相比,前者的承载力比后者的承载力()。
A.低;B.高;C.相等;5.对长细比大于12的柱不宜采用螺旋箍筋,其原因是()。
A.这种柱的承载力较高;B.施工难度大;C.抗震性能不好;D.这种柱的强度将由于纵向弯曲而降低,螺旋箍筋作用不能发挥;6.轴心受压短柱,在钢筋屈服前,随着压力而增加,混凝土压应力的增长速率()。
A.比钢筋快;B.线性增长;C.比钢筋慢;7.两个仅配筋率不同的轴压柱,若混凝土的徐变值相同,柱A配筋率大于柱B,则引起的应力重分布程度是()。
A.柱A=柱B;B.柱A>柱B;C.柱A<柱B;8.与普通箍筋的柱相比,有间接钢筋的柱主要破坏特征是()。
A.混凝土压碎,纵筋屈服;B.混凝土压碎,钢筋不屈服;C.保护层混凝土剥落;D.间接钢筋屈服,柱子才破坏;9.螺旋筋柱的核心区混凝土抗压强度高于fc是因为()。
A.螺旋筋参与受压;B.螺旋筋使核心区混凝土密实;C.螺旋筋约束了核心区混凝土的横向变形;D.螺旋筋使核心区混凝土中不出现内裂缝;10.有两个配有螺旋钢箍的柱截面,一个直径大,一个直径小,其它条件均相同,则螺旋箍筋对哪一个柱的承载力提高得大些()。
A.对直径大的;B.对直径小的;C.两者相同;11.为了提高钢筋混凝土轴心受压构件的极限应变,应该()。
A.采用高强混凝土;B.采用高强钢筋;C.采用螺旋配筋;D.加大构件截面尺寸;12.规范规定:按螺旋箍筋柱计算的承载力不得超过普通柱的1.5倍,这是为()。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
与纵筋的比例要适当。
4、受扭构件分类 根据截面上存在的内力情况分为纯扭、弯扭、剪扭、 弯剪扭。 ﹡土木工程中的受扭构件一般都是弯、剪、扭构件,
纯扭极为少见。
3.1.2 内力计算
外力偶对构件产生的内力叫扭矩,用T表示, 单位是kN· m。扭矩沿构件轴线的分布图形称为扭 矩图。计算扭矩一般采用截面法。
1、平衡扭转:构件的扭矩是由荷载的直接作用 所引起的,构件的内扭矩是用以平衡外扭矩即满 足静力平衡条件所必需的,如雨篷梁、吊车梁等。 2、协调扭转或附加扭转:
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
3、抗扭钢筋的形式:
抗弯 ——筋;
拇指指向与法线一致,所以T2为正,如图3.3 (c)、(e)。
由平衡方程T2-Te+TA=0得: T2=Te-TA=TB (4)绘制扭矩图,如图3.3(f)。
图3.3 例3.1图
3.2 钢筋混凝土受扭构件 3.2.1 矩形截面纯扭构件剪应力分布
纯扭构件在扭矩T作用下,截面将产生剪应 力τ,其剪应力分布是不均匀的,当材料处于弹
第三节受 扭 构 件
本节提要
本节介绍受扭构件的内力计算以及钢筋混凝土 受扭构件的构造要求。要求了解受扭构件的控制截 面的扭矩计算方法,了解钢筋混凝土受扭构件的构
造要求。
3.1 受扭构件内力计算 3.1.1 受扭构件内力计算
(1)集中外力偶Me 图3.1(a)中L1表示框架梁的边梁。集中外力偶是 指作用在受扭构件上的集中力F到构件轴线的距离e的 乘积,其弯曲平面与杆件轴线垂直。所以图3.1(b)中 的L1上集中外力偶Me=Fe,其弯曲方向与构件轴线垂 直。只要作用在构件上的竖向荷载与构件的中性面不 重合,就存在与杆件轴线垂直的力偶作用。实际上L1除 承受集中外力偶作用外,还要承受集中竖向荷载F作用 (图3.1(c))。
(2)均布外力偶me
均布外力偶me是指作用在受扭构件上均布荷
载q到构件轴线的距离e的乘积,即me=qe,其弯
曲平面与杆件轴线垂直,如图3.2(a)、(b)。 雨篷梁还承受雨篷板传来的均布荷载,如图3.2 (c)。
图3.1 集中外力偶
图3.2 均布外力偶
一、定义:截面上有扭矩作用的构件。
二、扭转的类型:
图3.5 弯剪扭构件受力钢筋
(2)受扭箍筋 受扭箍筋除应满足强度要求和最小配筋率的要 求以外,其形状还应满足图3.5所示的要求,既箍 筋必须做成封闭式,箍筋的末端必须做成135度 弯钩,弯钩的端头平直端长度不得小于10d(d为 箍筋的直径)。箍筋间距应满足受剪最大箍筋间距 要求,且不大于截面短边尺寸。若采用复合箍筋 时,在计算时不应考虑位于截面内部的箍筋作用。
破 坏 特 征
破坏时首先从长边形成45° 斜裂缝,迅速向两边延伸至 上下两面交界处,马上三面 开裂,一面压碎,形成空间 曲面而破坏。整个破坏过程 是突然的,所以破坏扭矩与 开裂扭矩接近,工程中不允 许
3.2.3 钢筋混凝土受扭构件的构造要求
(1)受扭纵筋
受扭纵筋除应满足强度要求和最小配筋率要求 以外,在配置时还要求受扭纵筋的间距不大于200 mm和梁的截面宽度;在截面的四角必须设置纵筋, 其余的纵筋则沿截面的周边均匀对称布置。配置钢 筋时,可将重叠部位的受弯纵筋和受扭纵筋面积先 行叠加,再选配钢筋。受扭纵筋的搭接和锚固均应 按受拉钢筋的构造要求处理。
性状态时,其剪应力分布如图3.4,长边中点剪应
力最大,所以破坏时首先从长边形成45°斜裂缝。
图3.4 受扭构件截面的应力分布
表3.1 素混凝土受扭构件与钢筋混凝土受扭构件的破坏特征 素混凝土纯扭构件 钢筋混凝土纯扭构件 示 意 图 横向箍筋和纵向受扭钢筋配置 适当,产生45°斜裂缝后,还 能继续加荷,直到与斜裂缝相 交的钢筋屈服后,最后形成三 面开裂,一面压碎而破坏。破 坏时具有明显预兆,承载力比 素混凝土纯扭构件高得多。破 坏是纵筋屈服、箍筋屈服,混 凝土也被压碎
扭矩正负规定为:用右手握住构件,四指表 示扭矩转向,若拇指指向与法线一致,该截面扭 矩为正;反之为负。
【例3.1】如图3.3(a)所示杆件,承受集中外力
偶Te=Fe作用,求支座反力偶并绘出扭矩图。
【解】(1)先不考虑集中力偶Me作用,求在集
中荷载F(作用位置同集中力偶)作用下支座反 力FA、FB,如图3.3(b)。 由∑MA=0得: FB(a+b)=Fa FB=Fa/(a+b) 由∑MB=0得: FA(a+b)=Fb FA=Fb/(a+b)
(2)求在集中力偶Me=Fe作用下的支座反力偶 TA、TB(偏心距相同)
TA=FAe=Fb e /(a+b) (3)求各截面的扭矩值 ①从1-1截面截开,取左段为脱离体,脱离体 截面的法线方向为x,该截面的扭矩为T1。T1假 设为负,如图3.3(c)、(d)。 ②列平衡方程: -T1+TA=0 T1=TA 同理从2-2截面截开,该截面的扭矩为T2, TB=FBe=Fa e/(a+b)