《结构设计原理》教案 第七章 钢筋混凝土受扭及弯扭构件.doc

第一节 纯扭转构件承载力 第二节 弯剪扭构件承载力 第三节 复杂截面受扭构件的设计特点 测试题 第一节 纯扭转构件承载力 二、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件 三、受扭塑性抵抗矩 四、T形、I形纯扭构件 五、箱形截面钢筋混凝土纯扭构件 力矩作用平面与构件正截面平行时，构件产生扭转，这类构件称为扭转构件（torsional members）。 采用垂直构件纵轴的箍筋和沿截面周边布置的纵向钢筋组成的空间钢筋骨架来承担扭矩。 抗扭钢筋的配置对矩形截面构件的抗扭能力有很大的影响。如图为不同抗扭配筋率的受扭构件的T-θ关系曲线。 一、矩形截面纯扭构件中的破坏特征（如图） 无筋的混凝土矩形构件，在扭矩的作用下，先在构件的长边最弱处产生一条斜裂缝，并逐渐向两边延伸，最后构件三面开裂、一面受压，形成一个空间斜曲裂面，使构件达到破坏。破坏属于脆性破坏。 钢筋混凝土受扭构件，在裂缝出现以前，钢筋应力很小。裂缝即将出现时，构件所能承受的抗裂扭矩值接近于无筋混凝土构件所能承受的极限扭矩值。裂缝出现后，由于存在钢筋，构件并不立即破坏，随着扭矩的不断增加，在构件表面逐渐形成大体连续，近似于45°倾斜角的裂缝。绝大部分的主拉应力改由钢筋来承担，此时构件能继续承受更大的扭矩。 钢筋混凝土受扭构件，在裂缝出现以前，钢筋应力很小。裂缝即将出现时，构件所能承受的抗裂扭矩值接近于无筋混凝土构件所能承受的极限扭矩值。裂缝出现后，由于存在钢筋，构件并不立即破坏，随着扭矩的不断增加，在构件表面逐渐形成大体连续，近似于45°倾斜角的裂缝。绝大部分的主拉应力改由钢筋来承担，此时构件能继续承受更大的扭矩。 在正常配筋（低配筋）时，随着外扭矩的增加，首先钢筋达到屈服强度，然后主裂缝迅速开展，促使一个面的混凝土受压破碎而使构件破坏。具右塑性破坏的特征。 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。根据配筋率的多少，钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般可以分为以下几种： ?少筋破坏 ?适筋破坏 ?超筋破坏 ?部分超筋破坏 二、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件 对于矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的承载能力，如图所示，规范规定是由混凝土承担的扭矩和钢筋承担的扭矩两项组成,其抗扭承载力应按下列公式计算： 　 ? ? 三、受扭塑性抵抗矩，如图。 截面能承担的极限扭矩T为： 对矩形截面： 腹板： 受压翼缘： 受拉翼缘： ? 四、T形、I形纯扭构件，如图。 将截面划分为腹板、受压翼缘及受拉翼缘等三个矩形块，各矩形块承担的扭矩即为： 腹板 受压翼缘 受拉翼缘 ? 五、箱形截面钢筋混凝土纯扭构件，如图。 箱形截面受扭承载力公式是在矩形截面承载力公式的基础上，引入壁厚修正系数得出的。 第二节 弯剪扭构件承载力 一、弯、剪、扭构件承载力： 《公桥规》中规定，矩形截面和箱形截面承受弯、剪、扭的钢筋混凝土构件，如图所示，其截面应符合下列要求（即抗扭上限值）： 矩形截面弯扭构件符合下列条件时（即抗扭下限值），受扭钢筋可不进行构件的抗扭承载力计算，而按构造要求配置： 二、剪扭构件承载力 对于有腹筋的剪扭构件，受剪承载力及受扭承载力是由混凝土及钢筋承载两部分组成，按下列公式计算： 抗剪承载力： 抗扭承载力： 三、受扭构件的构造要求 1.按照结构构造的要求，箍筋应采用闭合式，箍筋末端做成135°弯钩。 2.承受扭矩的纵向钢筋，应沿截面周边均匀对称布置，其间距不应大于300mm。在矩形截面基本单元的四角应设有纵向钢筋，其末端应留有按规范规定的受拉钢筋最小锚固长度。 3．箍筋的配筋率，对剪扭构件（梁的腹板）不应小于 对纯扭构件（梁的翼缘）不应小于 4.纵向钢筋的配筋率不应小于受弯构件纵向受力钢筋的最小配筋率与受扭构件纵向受力钢筋的最小配筋率之和。对受扭构件，其纵向受力钢筋的最小配筋率，当受剪扭时取 当受纯扭时可取 5.承受扭矩的纵向钢筋，应沿截面周边均匀对称布置，其间距不应大于300mm。在矩形截面的基本单元的四角必须设有纵向钢筋，其末端应留有受拉钢筋最小锚固长度。 抗扭的钢筋骨架，可以采用人工绑扎如图（ａ）、（ｂ）或焊接空间骨架的形式如图7-7（ｃ），后者一般先焊成平面骨架，然后再焊接成整体。 抗扭箍筋的直径和间距要求同受弯构件的抗剪箍筋，但箍筋的形式与普通抗剪箍筋不完全相同，为了保证抗扭箍筋在构件四个面上都能有效地承受主拉应力，故必须做成封闭式箍筋，箍筋末端应做成弯钩 ，如图。 T形截面配筋图见图 ? 第三节 复杂截面受扭构件的设计特点 一、截面抵抗矩，如图。 1.T形和带翼缘箱形截面总的受扭塑性抵抗矩： 2.I形截面总的受扭塑性抵抗矩： 二、计算方法 （一）配筋计算 已知截面扭矩组合设计值，构件截面尺寸，混凝土钢筋等级，求抗剪和抗扭箍筋和纵向钢筋的用量，可