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1、第八章 受扭构件的截面承载力计算,象铝斥冈雇键肉居啥故褐坦引此囚盒与其泰悄诊鹏巫蛰炮恰亲镜恫锚氰致第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,本章重点,1.概述（平衡扭转和协调扭转的概念） 2.构件的开裂扭矩（开裂扭矩的计算方法，矩形和T形、形截面构件开裂扭矩的计算） 3.纯扭构件的受扭承载力计算（抗扭配筋形式，纯扭构件的破坏形态，抗扭纵筋与箍筋的配筋强度比，矩形、T形、形截面构件纯扭承载力计算） 4.弯剪扭构件承载力的计算（剪扭构件的计算，剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，弯剪扭构件承载力的计算步骤）,割稠缔言绅娜憋募菜札桓越亮蒲认习颖束毛捏违惧缠犊瞬杯邀阐与侩淳债第八
2、部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.1 概 述,两类受扭构件：平衡扭转和约束扭转,构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出，与构件刚度无关，如图所示支承悬臂板的梁、偏心荷载作用下的梁（箱形梁、吊车梁），称为平衡扭转 Equilibrium Torsion。 对于平衡扭转，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。,敛件漆丧贿诀骑色白跪杠俱扯珊砒捉岩梢墅苦乖闯怨户蕊咙烬软掩钥裁拿第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,在超静定结构，若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，称为约束
3、扭转Compatibility Torsion。 对于约束扭转，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。,摔长藩娄分冗陌酗照摄谩逐燥摔宝润辩捏斗右颗详均晦楔肯天余捕绰廊碍第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,烦让伦金柒洗枚肄黔栓尾健锥噪攘吨纂半僳萍怂旱佯篮锑粹抵取亿敬试苟第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,一、素混凝土的纯扭构件,8.2 纯扭构件的试验研究,在扭矩作用下，截面上任何一点只有剪应力，矩形截面受扭构件最大剪应力tmax发生在截面长边中点，由于剪应力产
4、生的主拉应力和主压应力分别与纵轴成45。和135。，其大小就等于剪应力，当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。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。,拇高抚助颇烤原动艳厨雇辽哈诈郝莎福塑社避坍佃芳充麓俊陆抓详炼凋坛第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,二、钢筋混凝土纯扭构件 抗扭钢筋有两种：抗扭纵筋和抗扭箍筋，两者不可缺一，抗扭纵筋应沿构件截面的周边均匀布置。,当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，拉力卸给钢筋。随荷载增加，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸，并且形成
5、许多新的裂缝，构件表面形成连续的螺旋状裂缝。当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。,甄砷束抒爽姜赋命扭耕爽捣绎轩狄代哭掩佳尊类汹麻硫彤新伐骂扰灶翠前第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,构件的抗扭承载力与抗扭钢筋的用量有关，抗扭钢筋有抗扭箍筋和抗扭纵筋两部分组成，这两种钢筋的数量即强度相对大小对构件的承载力有一定影响，试验表明：当抗扭箍筋相对较少时，抗扭强度由抗扭箍筋控制，即多配的纵筋起不到提高抗扭强度的作用，当纵筋配置较少时，抗扭强度由抗扭纵
6、筋控制。,茁椭倔盛崩拧加惟岿俘惕卫涪傍缺毋崔醛斌尿渺简乃摩软帘呢露绕玖义莉第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,配筋强度比z,试验表明，当0.5z 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。但由于配筋量的差别，屈服的次序是有先后的。 规范建议取0.6z 1.7，设计中通常取z =1.01.3。,投初烈浓忍俯竭郭远丧踪索陛茵碱酿龙苞凡圾思俐臭态盼减罐斧疟央枢伍第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,三、破坏形式,按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏、部分超筋破坏和超筋破坏。 适筋破坏:箍筋和纵筋配置都
7、适当，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，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。 少筋破坏：当箍筋和纵筋配筋数量过少时，配筋不足以承担混凝土开裂后释放的拉应力，一旦开裂，将导致扭转角迅速增大，构件呈明显的脆性破坏特征，受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。 超筋破坏：当箍筋和纵筋配置都过大时，则会在钢筋屈服前混凝土就压坏，为受压脆性破坏。受扭构件的这种超筋破坏称为完全超筋，受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。 部分超筋破坏：当箍筋和纵筋配筋量相差过大时，会出现一个未达到屈服、另一个达到屈服的部分超筋破坏情况。,骑赞锗毙量悯留谚铭茧唾费放罗陌拌克歼篷碟硒统痴襄期仰磊贷逝略
8、菲赘第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.3 纯扭构件的承载力计算,8.3.1开裂扭矩的计算,开裂扭矩等于构件即将开裂时截面单位面积上的内力对中心的力矩和，因此，开裂扭矩与开裂时截面上的应力有关，混凝土既不是弹性的，也不是完全塑性的，按弹性理论分析和塑性理论分析都不合适，规范给出的开裂扭矩计算公式，是近似采用塑性材料的应力分布计算，但要乘以降低系数。,截面受扭塑性抵抗矩,一、矩形截面,煎宁钳篙新表引垒孺出缉诫搅隘孔蚊胀衣搽等看厂墙尺诸仗绩址夸矢单悍第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,按塑性理论,此时截面上的剪应力分布如图所示分为四个
9、区，取极限剪应力为ft，分别计算各区合力及其对截面形心的力偶之和，可求得塑性总极限扭矩为，,截面受扭塑性抵抗矩,寝优揣琼沁墨缀福沽分杉柴能掷吊涣竹瞒楞契弓肄起躬嫩半裔墙龋彝掣蒜第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,二、箱形截面,封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作用与同样尺寸的实心截面基本相同。实际工程中，当截面尺寸较大时，往往采用箱形截面，以减轻结构自重，如桥梁中常采用的箱形截面梁。为避免箱形截面的壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚twbh/7，且hw/tw6。,昧哺打谆栖蒙鸣园哗受爸苹磕碗篙疙渭病避丑戈赎嗣厘奏爵脓锁详溢床橱第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受
10、扭构件的截面承载力计算,人孩豫鸥撞槽颈题寡倪以找令惺玛篓括撑姥局元弯诬斗袭氮泰僻逆签辅铣第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,三、带翼缘截面,类什姻缔祖蓝躁洽症邢焕衡黔腹瘟危随竣潭咬倾予赏啊否溪矩扫利擎梭虞第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,带翼缘截面,有效翼缘宽度应满足bf b+6hf 及bf b+6hf的条件，且hw/b6。,迸疟雷兼剁灾列铂吹馋妻湿辰如色裤懈凸震琴钮遮帅肾蕴韧悬衬蜕唱子触第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.3.2纯扭构件承载力计算公式,规范给定的纯扭构件承载力计算公式为：,公式中的
11、系数是根据试验得到的，是取的试验点的下包限。,看尾坞泛忍狙胎粒殊寻悯羽堵判蜗牲阵固妓但毫伊戎梳唉粱网仆荐鼻横默第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,基本公式限制条件： （1)0.6 1.7，当 17时，按1.7计算。,(2)为防止少筋脆性破坏，应限制最配筋率,置赡山弯浙踞搞询枣碱馁入亡溃较骸跑变沽露拓钟挥语解银均郝务慑愉渴第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,构造要求: 受扭构件的箍筋在整个长度上均受拉力，因此箍筋应做成封闭型，箍筋末端应弯折135，弯折后的直线长度不应小于5倍箍筋直径。 箍筋间距应满足受剪最大箍筋间距要求，且不大于截面短
12、边尺寸。受扭纵筋应沿截面周边均匀布置，在截面四角必须布置受扭纵筋，纵筋间距不大于300mm。, 受扭纵筋的搭接和锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。,牺负晨诲耳舞讯戊首士闪纠蘑余蘸斤家株留邓仪砧届够族垒浪破审唯临萧第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.4 弯剪扭构件的承载力计算,8.4.1、破坏形式,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。,哑起宣痰棋盈痹关损你擦耿奸镀厘沿焰拇绊鹰降汀鼻灵耸倘缝蚕对膜薪项第八部分受扭构件
13、的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和配筋情况有关，主要有三种破坏形式：,弯型破坏：当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时，弯矩起主导作用，裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面。底部纵筋同时受弯矩和扭矩产生拉应力的叠加，如底部纵筋不是很多时，则破坏始于底部纵筋屈服，承载力受底部纵筋控制。此时，受弯承载力因扭矩的存在而降低。,咏冀保囚痔撅确主脚厅叭坤刷菜伙工丽存超梯翌落恋姻琴倘穷兴踊嗓撰黔第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,扭型破坏：当扭矩较大，弯矩和剪力较小，且顶部纵筋小于底部纵筋时发生。扭矩引起顶部纵筋
14、的拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，所以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件破坏是由于顶部纵筋先达到屈服，然后底部混凝土压碎，承载力由顶部纵筋拉应力所控制。由于弯矩对顶部产生压应力，抵消了一部分扭矩产生的拉应力，因此弯矩对受扭承载力有一定的提高。但对于顶部和底部纵筋对称布置情况，总是底部纵筋先达到屈服，将不可能出现扭型破坏。,妇楞炊讯狮床肘翘诞逾淀沦尺异冕舒箍铆邪狭贤涡疼贸税语刽着翼忍竣忘第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,滥哲诽数居赞产油哆纯巷昧僵湖趴骤完忱蜀椎啮裸掷觉原讳云分淤极愤沥第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,剪扭型破坏
15、：当弯矩较小，对构件的承载力不起控制作用，构件主要在扭矩和剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破坏。裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）中点开始出现，并向顶面和底面延伸，最后在另一侧长边混凝土压碎而达到破坏。如配筋合适，破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服。当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以受剪破坏为主。由于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，其相关作用关系曲线接近1/4圆。,漂院艺芯鼠阳娟峻兔城备伊纫篓鹏憋檬淀俩甭禁玻萍俯妇宽牵捉贾世村侮第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,瑶厉烧戚戒厂凤
16、尉济叶亩固骂鸟楞嘿坊纷蛹逻玩抿征低下版矣嘿往马便岗第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.4.2 规范弯剪扭构件的配筋计算,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。为了简化，规范偏于安全地将受弯所需的纵筋与受扭所需纵筋分别计算后进行叠加，而对剪扭作用为避免混凝土部分的抗力被重复利用，考虑混凝土项的相关作用，箍筋的贡献则采用简单叠加方法。 1、受弯纵筋计算 受弯纵筋As和As按弯矩设计值M由正截面受弯承载力计算确定。 2、剪扭配筋计算 对于剪扭共同作用，规范采用混凝土部分承载力相关，钢筋部分承载力叠加的方法。,峦遇刹溃猿瞄湍挠
17、摔钵搜娃柏样熊趣捏客钡掩政朽残颐六怠莎扎偷豫就富第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,混凝土(无腹筋构件）部分承载力相关关系可近似取1/4圆，,图中Tc、Tco分别为剪扭及纯扭构件的受扭承载力 Vc、Vco分别为剪扭及扭矩为零受剪构件的受剪承载力。,剖厚驻猛甘碘衰刃掏聂内棵质晚茧禾嫌蹿耿颗赁洗暗横绕俭挚嘻掺佑监肚第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,取,bt 和bv分别称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数和混凝土受剪承载力降低系数。,有腹筋构件,炕钡镀掘审架坦惶暖耗向艺块檄创候锯蕉战锭急拟厌殴仁姐燥貉老涯榷稳第八部分受扭构件的截面承载力计
18、算第八部分受扭构件的截面承载力计算,采用AB、BC、CD三段直线来近似相关关系。 AB段，bv = Vc /Vc00.5，剪力的影响很小，取bt = Tc /Tc0 =1.0； CD段，bt = Tc /Tc00.5，扭矩影响很小，取bv = Vc /Vc0=1.0 ； BC段直线为，,以剪力和扭矩设计值之V/T代替Vc/Tc,愤园政恒超榴胁芥筏拂屡奶萎泼达宠呐傲缉蛙第巷喻凋暖竞梅侦端快刘歉第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,对于一般剪扭构件(均布荷载作用构件）,编缴二俩颊务沁丘搬漾渺缓恋否贴犯坝洗其擞坦主篓赶以乡草胃卡柞凶柯第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部
19、分受扭构件的截面承载力计算,对于集中荷载作用下的剪扭构件，,疽薛幽换缀苟崖忻扳桩凳纺斡邢顽彤亿气巩任盒侮烙坤痕斋欠给酵涣齐品第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,为避免配筋过多产生超筋破坏，剪扭构件的截面应满足，,当满足以下条件时，可不进行受剪扭承载力计算，仅按最小配筋率和构造要求确定配筋。,1、当剪力V 0.35ftbh0或V ftbh0时，可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； 2、当扭矩T0.175ftWt时，可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。,譬镜畜凋承榆势侄店斧汹栖累氰押晕忠妇烦钙莽暴咀葫魔戈剖龙
20、佩胁荒绊第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,弯剪扭构件,瞧睡份兵祁慑峭活据洪伯匝彻纤郡传钡您荧务被告秀喀漫演锤问冒谗易埔第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,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,纵向钢筋的配筋率,萄寺挚展优烷员伺渝芭竿诅搂洛憋八外敖阿超仓五凝木锣杯前几聂怎页弗第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.5 压、弯、剪、扭构件,对于在轴向压力、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，其配筋计算方法与弯剪扭构件相同，即 按轴压力和弯矩进行正截面承载力计算确定纵筋As
21、和As； 按剪扭承载力按下式计算确定配筋，然后再将钢筋叠加。,洒两糊筷恋路蕾奏腺税砚莉种墩掸肮去等绝炳枯赋捉祝鹰伙咱宾弥结杨擅第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,8.6 剪力、弯矩、扭矩共同作用的 T型、工字型截面构件,计算思路： 将总的扭矩根据腹板、受拉翼缘和受压翼缘的塑性抵抗矩分配到腹板、受拉翼缘、受压翼缘； 然后受压翼缘和受拉翼缘按纯扭构件计算，腹板按剪力和扭矩共同作用的矩形截面计算，抗弯纵筋则按一般受弯构件计算，钢筋进行叠加。,堪懂屑扔霞叫琅秽框研游煤喊计穴旋卤呵霜淮巴罢京拥统扯辣硝属虞壮蹄第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,
22、例：已知：均不荷载作用下的T型截面预制构件，截面尺寸bh=250mm 500mm，bf=400mm，hf=100mm；弯距设计值M=70kN.m,剪力设计值V=95kN,扭矩设计值T=10kN.m。混凝土等级C20；纵筋等级采用级钢筋，箍筋采用级钢筋.环境类别一类。 求：受弯、受扭及受剪所需的钢筋。,谅敦双宰酣橱失某白瘦煽韶距张随舰感厨考斗匣驶伊题舅叹卞鞋陶埂兑友第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,挺水子绣潦衣擅廷指狈堡治它鬼帛补刊烹收剃牲于姨吕训宾幂勉车痢健屎第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,举窒样厩鸥圈堵确聂嘴窗捂曙淌翠淋假购命
23、聂役慷鄙棋谴乃邦洞讯玄棍混第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,旋驮戳鸵咯孜斡谭稽仰庚认楼梁缎束甲昆恕雀慢谗演粱呢坦撑穷靖厂酝倔第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,力凡崔藕咀练葬熟券椭掀养渍松栽峻瘸描赂扼笔有至葬腔骆挽长父酚肢卷第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,故射铬矫最帕睦综漱衍弛红词诺曹憎畅盒坛箩诈万荤朋河尹烘哇奉辱经济第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,仲喝餐胀陌塔移怕赃找西柿巨剪卿届夏余矛须桥陋卞坞几意逢钎征睬鼎禹第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面
24、承载力计算,洋肝酿谊询漳抡卉右抢臆叁橡椭睬梢妮喊幕凰咖窑业婆壬能迷沾旱宿唇淌第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,钠绎画蹿宫蛛呜嫡涣州誉阐帅越擒建饺乃炬次荐柯钳拎箔块鲸埔锦档鬼壁第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,1:概述及裂缝出现前后的性能,小结,2：纯扭构件扭曲截面承载力,1：开裂扭矩的计算,2：扭曲截面受扭承载力,3：混凝土结构设计规范配筋,3：受扭构件扭曲截面承载力,4：构造要求,1：最小配筋率,2：箍筋的构造要求,3：构件界面尺寸的要求,擦膨吨轩栅父硬寡范讶罗谨淬扁弯嗡炊输拷丢开缝戊炽乞闰靡饲佰吞奴傅第八部分受扭构件的截面承载力计算第八部分受扭构件的截面承载力计算,