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1、第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,主要内容 概述 纯扭构件的试验研究 纯扭构件的扭曲截面承载力 弯剪扭构件的扭曲截面承载力 压弯剪扭构件的受扭承载力计算 属于协调扭转构件的扭曲截面承载力 构造要求 重点 纯扭构件的扭曲截面承载力 弯剪扭构件的扭曲截面承载力 压弯剪扭构件的受扭承载力计算,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,8.1 概述 纯扭构件很少，大部分为弯、剪、扭共同工作。 受扭构件根据扭矩产生的情况分为：(a) 平衡扭转； (b) 协调扭转。,(a) 平衡扭转,(b) 协调扭转, 平衡扭转： 作用在构件上的扭矩可通过静力平衡条件确定而与构件的扭转刚度,第8
2、章 受扭构件的扭曲截面承载力,无关。如厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯都属于这一类扭矩作用的构件。 协调扭转： 在超静定结构中，作用在构件上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。如现浇框架结构中的边主梁，当次梁在荷载作用下受弯变形时，边主梁对次梁梁端的转动产生约束作用，根据变形协调条件，可以确定次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩，该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用。,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,8.2 纯扭构件的试验研究 1.裂缝出现前的性能 开裂前钢筋中的应力很小，受力性能与素混凝土构件基本相同。 当外扭矩较小时，受力情况
3、类似于弹性体，大体上复合圣维南弹性扭转理论。随扭距增大，首先在长边中点达到 ；由于混凝土的塑性性能，构件并未开裂。,素混凝土纯扭构件,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,随扭矩增大，塑性应力重分布，逐渐充分。最后，在构件长边首先出现与构件纵轴呈 45斜裂缝，并很快向两窄面发展，最后形成三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面，素混凝土构件表现出明显的脆性。 2.裂缝出现后的性能 裂缝出现后，部分混凝土退出工作，钢筋应力明显增大，与裂缝相交的纵筋和箍筋均受拉。根据钢筋用量的不同，可能出现四种破坏形态： 当箍筋与纵筋适当时，发生适筋受扭破坏；纵筋，箍筋先屈服，后混凝土被压碎； 当箍筋与纵筋配置过少，或箍筋间
4、距过大，其破坏与素混凝土构件破坏相似，呈脆性破坏，称为少筋受扭破坏（限制最小配筋率和最大箍筋间距）。 当两种钢筋均过量时，混凝土首先被压碎，钢筋不屈服，为脆性破坏，称为超筋受扭破坏（限制最大配筋率或最小截面尺寸）。,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力, 当钢箍和纵筋中一种配置合适，另一种配置过多而不能屈服，称为部分超筋受扭破坏，有一定塑性，但较小（受扭纵筋与箍筋的配筋强度比 适中）。 8.3 纯扭构件的扭曲截面承载力 1.开裂扭矩的计算 混凝土开裂前，钢筋应力很小，可忽略其作用。因此可近似按素混凝土构件计算。 （1）按弹性理论计算 视混凝土为弹性材料，最大扭剪应力发生在截面长边中点边缘处，当最大
5、扭剪应力 产生的主拉应力达到混凝土的抗拉强度 时混凝土开裂，此时 开裂扭矩为： ，式中 为与 有关的系数。,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,实际上，混凝土即非弹性材料又非理想塑性材料，故梁的实际抗扭承载力介于两者之间。规范采用按塑性理论的计算结果乘以降低系数0.7，即： 2.扭曲截面受扭承载力的计算 钢筋混凝土受扭构件扭曲截面受扭承载力的计算，主要有以变角度空间桁架模型和以斜弯理论为基础的两种计算方法。规范采用的是前者。 变角度空间桁架模型的基本假定： （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，其倾角为 ； （2）纵筋和箍筋只承受拉
6、力，分别为桁架的弦杆和腹杆； （3）忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,3.按规范的配筋计算方法 考虑混凝土和钢筋的共同贡献，经回归分析得出 hw/b6 的矩形，hw/tw6 的箱形截面和T形、I形截面的受扭构件扭曲截面承载力的实用计算公式：,受扭构件截面,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承
7、载力,8.4 弯剪扭构件的扭曲截面承载力 1.试验研究及破坏形态 试验结果表明，弯剪扭构件破坏时根据弯矩、剪力和扭矩的大小可能出现弯型破坏、扭型破坏、剪切型破坏和剪扭型破坏。 在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的。这种相互影响的特性称为相关性。其中剪扭相关性最为突出，这是因为目前的受剪和受扭承载力计算公式中都考虑了混凝土的作用。因此在计算弯剪扭构件的受剪承载力时必须考虑扭矩的影响，计算受扭承载力时必须考虑剪力的影响。受弯承载力可单独计算。 规范采用了如下的简化方法来考虑弯、剪、扭的相关性： 弯扭构件的承载力计算 为简化设计,规范采用简单的叠加法：首先拟定截面尺
8、寸，然后按纯扭构件承载力公式计算所需要的抗扭纵筋和箍筋，按受扭要求配置；,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,再按受弯构件承载力公式计算所需要的抗弯纵筋，按受弯要求配置；对截面同一位置处的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数。 剪扭构件的承载力计算 采用考虑混凝土部分相关，钢筋部分相叠加（不考虑相关性）的计算方法分别计算受剪承载力和受扭承载力。纵筋按考虑剪扭相关性后的受扭承载力计算确定，并按受扭要求配置；箍筋按考虑剪扭相关性后的受扭承载力和受剪承载力分别计算后相叠加。 弯剪扭构件的承载力计算 按受弯构件承载力公式计算所需要的抗弯纵筋，按受弯要求配置；按剪扭构件的受扭承载力公
9、式计算所需要的抗扭纵筋和抗扭箍筋，抗扭纵筋按受扭要求配置；按剪扭构件的受剪承载力公式计算所需要的抗剪箍筋，按受剪要求配置；对截面同一位置处的抗弯纵筋和抗扭纵筋，可将二者面积叠加后确定纵筋的直径和根数；对截面同一位置处（截面核,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,剪扭承载力相关关系,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,第8章 受扭构件的扭曲截面承载力,