最新08钢筋混凝土受扭构件

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❖受力分析
土木工程专业：结构设计原理
hcorcot
bcor
Nst l /2
hcor
• 混凝土压力Fc • 纵筋拉力Nstl • 箍筋拉力Nsv
Fc Nst l /2
(b)
Nsv
高度为hcor的侧面
纵筋面积（均匀 对称布置）
A st l h cor u cor
Fc
Nsv (c)
t
• 剪力流由箍筋拉力 计算
h
qt
N sv h cor
fyv
Ast1cot
s
fyv
Ast1 s
• 极限扭矩
hcor
q
q
t
t
b
t
T u(qch o )b c r o ( rqcb o )h c r o 2rqbcohrcor
Biblioteka Baidu
2qAcor
2
fy
Ast 1Aco vs
r
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Acorbcohrcor
(3hb)
实际材料非弹性，非理想塑
性，故规范开裂扭矩取值为
Tcr 0.7ftWt 破坏面为三面开裂一面受压的斜曲面
混凝土的抗扭承载力，
取开裂扭矩的一半：
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Tcu0.35ftWt
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二、钢筋混凝土纯扭构件受力特点
❖适筋构件的抗扭机理
• 开裂前，主要由混凝土承担扭矩，钢筋对 提高受扭构件抗裂性能的作用不大
fy
Astlhcor ucor
Ns vfyvAss t1hcocr ot
cot fyAstlhcor
s
ucor
fyvAst1hcorcot
fy As tl s
fyvAs ut1 corcot cot
co2t
cot
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❖弹性薄壁杆件扭转 cot bcor
取该值的0.6倍作为钢筋 对抗扭承载力的贡献 16
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8.1.2 弯剪扭构件的受力特点
一、承载力之间的相关性
❖弹性剪应力分布规律
• 剪应力平行于周边
• 最大剪应力发生在长边中点
max
T
b2h
h/b 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.5 3.0 4.0 6.0 10.0 0.208 0.219 0.231 0.239 0.246 0.258 0.267 0.282 0.299 0.313 0.333
钢筋不屈服 （3）延性相对较小
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土木工程专业：结构设计原理
• 超配筋构件 （1）抗扭纵筋和箍筋配置过多 （2）钢筋不屈服，混凝土先压碎 （3）脆性破坏（类似于超筋梁） • 少配筋构件 （1）抗扭纵筋和箍筋配筋率过低 （2）混凝土一开裂便破坏 （3）钢筋不仅屈服，而且可能进入强化阶段 （4）脆性破坏（类似于少筋梁）
纯扭构件
平衡扭转 由荷载直接引
混凝土 受扭
复合受扭构件
……
起，由平衡方 程求出扭矩T
协调扭转
构弯 弯 剪 件剪 扭 扭
扭构 构
由相邻构件的位移受到该构件的约束 件 件
而引起该构件的扭转，通过变形协调
2020/9/25 条件才能求出扭矩T
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8.1.1 纯扭构件的特点
一、素混凝土纯扭构件受力特点
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Tmaxb2h
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❖主应力与开裂扭矩
• 主应力的大小与方向
纯剪应力状态，主应力 tp= cp=max
主方向：与构件轴线成45 • 开裂扭矩
裂缝垂直于主拉应力方向，与构件轴线大 致成45夹角。
以长边中点主拉应力达到混凝土的 抗拉强度设计值作为开裂标志，计 算的开裂扭矩
• 开裂后，钢筋承担拉力，使构件受扭承载 力大大提高。空间桁架模拟： 纵向钢筋相当于受拉弦杆 箍筋相当于受拉腹杆 裂缝之间接近构件表面一定厚度的混 凝土则形成承担斜向 压力的斜腹杆
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❖钢筋用量和受扭破坏的关系
• 低配筋构件（适筋构件） （1）抗扭钢筋配置适中 （2）纵筋和箍筋首先屈服，混凝土后压碎 （3）延性破坏 • 部分超配筋构件 （1）纵筋和箍筋比率相差较大 （2）配筋率小的纵筋或箍筋屈服，另一种
土木工程专业：结构设计原理
08钢筋混凝土受扭构件
第8章 混凝土受扭构件
8.1 受扭构件的受力特点及构造要求 8.2 混凝土矩形截面纯扭构件承载力计算 8.3 混凝土矩形截面弯剪扭构件承载力计算 8.4 混凝土T形I形截面受扭构件承载力计算
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8.1 受扭构件的受力 特点及构造要求
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纵筋和箍筋的配筋强度比
纵筋、箍筋的体积比与强度比的乘积
抗扭纵筋总截面面积
Astl s f y
Ast1ucor f yv
f y Astl s f yv Ast1ucor
箍筋单肢截面面积
箍筋间距
混凝土核心部分 截面周长
bcorb2cs hcorh2cs uco r 2(bco rhco)r
Tu 2
fyvAst1Acor s
截面核心部 分的面积
Acorbcohrcor
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三、变角度空间桁架理论
❖基本假定
• 混凝土只承受压力，作为桁架的斜腹杆，
其倾角与配筋强度比有关，故名变角度
• 纵筋和箍筋仅承受拉力，作为桁架的弦杆 和竖腹杆
• 忽略核心混凝土 的抗扭作用及钢 筋的销栓作用
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土木工程专业：结构设计原理
试验表明， 在0.5~2.0范围内，构件破坏时受扭
纵筋和箍筋基本上都能屈服。规范限制条件为：
0.61.7
当 >1.7时，取 =1.7。当 =1.2左右时，为钢筋
达到屈服的最佳值。 按变角度空间桁架模型分析，钢筋混凝土受 扭构件极限扭矩的理论表达式为
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(a)
Nst l
箍筋拉力
纵筋拉力
Nstl
fy
Astlhcor ucor
纵向长度hcorcot， 该长度上箍筋面积
Ast1 s
hcorcot
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Ns vfyvAss t1hcocr ot
平衡条件
cot Nstl
Nsv
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平衡条件
cot Nstl
Nsv
Nstl
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Tcrmaxb2h ftb2h
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土木工程专业：结构设计原理
钢筋石膏试件扭转破坏
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钢筋混凝土构件 扭转试验现场
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土木工程专业：结构设计原理
❖理想塑性材料极限扭矩
塑性力学理论，截面上的剪应力分成四个部分，
计算合力偶
Tu maxb62 (3hb) ftWt
Wt
b2 6