《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》教學課件 06-混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理-受扭構(gòu)件扭曲截面承載力.pdf

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1、第6章受扭構(gòu)件第6章受扭構(gòu)件§6.1概述§6.2扭曲破壞的機理與形式§6.3純扭構(gòu)件的承載力§6.4彎、剪、扭構(gòu)件的承載力§6.5受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求第6章受扭構(gòu)件§6.1概述扭轉(zhuǎn)是五種基本受力狀態(tài)之一，以雨蓬為例：請思考并繪出雨蓬梁的扭矩圖雨蓬板根部的剪力就是作用在雨蓬梁上的均布荷載，雨蓬板根部的彎矩就是作用在雨蓬梁上的均布扭矩，雨蓬梁要承受彎矩、剪力和扭矩。工程中只承受純扭作用的結(jié)構(gòu)很少，大多數(shù)情況下結(jié)構(gòu)都處于雨蓬梁承受雨蓬板傳來的均布荷載及均布扭矩。彎矩、剪力、扭矩等內(nèi)力共同作用下的復(fù)雜受力狀態(tài)。第6章受扭構(gòu)件第6章受扭構(gòu)件吊車的橫

2、向水平制動力及吊車豎向輪壓偏心都可使吊車梁受扭，屋面板偏心也可導(dǎo)致屋架受扭。第6章受扭構(gòu)件輪壓偏心輪壓制動力制動力偏心輪壓和吊車橫向水平制動力都會產(chǎn)生扭矩T螺旋樓梯中扭矩也較大在靜定結(jié)構(gòu)中，扭矩是由荷載產(chǎn)生的，可根據(jù)平衡條件求得，稱為平衡扭轉(zhuǎn)（EquilibriumTorsion）。第6章受扭構(gòu)件框架結(jié)構(gòu)樓蓋在邊梁中的扭矩值與超靜定結(jié)構(gòu)中，扭矩是由于相鄰構(gòu)件的變形互相受到節(jié)點處邊梁的抗扭剛度及次梁的抗彎約束而產(chǎn)生的，稱為剛度的比值有關(guān)。邊梁的抗扭剛度越大，其扭矩也越大；當約束扭轉(zhuǎn)（CompatibilityTorsion）。邊梁的抗扭剛

3、度為無窮大時，次梁相當于嵌固在邊梁中，此例如：單向板肋梁樓蓋中次梁的一端支承在邊梁上，次梁在荷載下在支承處要發(fā)生轉(zhuǎn)角，時的扭矩達到最大值。次梁的抗彎剛度越大，則在節(jié)點處的節(jié)點處的變形協(xié)調(diào)，將迫使邊梁扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角越小，邊梁的扭矩也越小。。第6章受扭構(gòu)件§6.2扭曲破壞的機理與形式T??maxWteσptσpt理想勻質(zhì)構(gòu)件的受扭裂縫從主拉應(yīng)力最大處開始對勻質(zhì)材料，理想的受扭裂縫呈螺旋形。第6章受扭構(gòu)件梁的扭轉(zhuǎn)試驗開裂前扭矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系基本呈直線關(guān)系；開裂后由于部分混凝土退出受拉工作，構(gòu)件的抗扭剛度明顯降低；隨著荷載繼續(xù)增大，裂縫不斷向構(gòu)件內(nèi)部和沿

4、主壓應(yīng)力跡線發(fā)展延伸，在構(gòu)件表面形成螺旋狀裂縫。第6章受扭構(gòu)件梁扭轉(zhuǎn)破壞示意圖第6章受扭構(gòu)件無筋矩形截面混凝土構(gòu)件最終由歪斜裂縫形成空間扭曲破壞面，三面開裂一面受壓。σptσptT縱向鋼筋受扭鋼筋箍筋破壞面呈空間扭曲曲面雖然螺旋配筋抗扭最好，但工程中通常采用由箍筋與抗扭縱筋組成的鋼筋骨架來抵抗扭矩，不但施工方便，且沿構(gòu)件全長可承受正負兩個方向的扭矩。第6章受扭構(gòu)件由于配置鋼筋數(shù)量的不同，受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)可分為：適筋破壞、少筋破壞和超筋破壞（1）適筋破壞當箍筋和縱筋數(shù)量配置適當時，在受壓區(qū)混凝土被壓壞前，與臨界斜裂面相交的鋼筋都能達到屈

5、服，這種破壞具有一定的延性，與適筋梁的情況類似。設(shè)計中應(yīng)當使受扭構(gòu)件設(shè)計成適筋構(gòu)件。第6章受扭構(gòu)件（2）少筋破壞當配筋數(shù)量過少時，一旦開裂，鋼筋就會被拉斷，導(dǎo)致構(gòu)件立即破壞，為脆性破壞特征，與受彎構(gòu)件少筋破壞類似。設(shè)計中應(yīng)適當配置構(gòu)造鋼筋，防止出現(xiàn)少筋破壞。（3）超筋破壞當箍筋和縱筋配置都過多時，在鋼筋屈服前混凝土先被壓碎，為受壓脆性破壞，與受彎構(gòu)件超筋破壞類似。超筋破壞又可細分為部分超筋和完全超筋。部分超筋是指縱筋或箍筋中的一種配置過多而沒有屈服;而完全超筋是指縱筋和箍筋都沒有屈服。超筋破壞時鋼筋沒有被充分利用，是一種浪費，破壞時的延

6、性也比較差，設(shè)計中應(yīng)避免。第6章受扭構(gòu)件§6.3純扭構(gòu)件承載力計算45°ftftft2彈性開裂扭矩T??bh?fh/b?1~10??0.2~0.33crt2b塑性開裂扭矩Tcr?ftWtWt?(3h?b)6混凝土材料介于完全彈性和理想塑性之間，引入修正系數(shù)以考慮非完全塑性剪應(yīng)力分布的影響：T?0.7fWcrtt第6章受扭構(gòu)件矩形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件承載力計算截面中心混凝土的剪應(yīng)力較小，且距截面形心距離小，故可忽略其抗扭能力，按箱形截面構(gòu)件來考慮。bwhtwwhbh第6章受扭構(gòu)件變角空間桁架模型混凝土斜壓桿角度取決于縱筋與◆縱筋為受拉弦

7、桿箍筋的配筋強度比z◆箍筋為受拉腹桿2Astl/ucorfy◆斜裂縫間的混凝土為斜壓腹桿cot????zA/sfst1yv第6章受扭構(gòu)件矩形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件承載力計算T?T?Tucs試式中：T—混凝土的抗扭承載力；T—鋼筋的抗扭承載力；驗cs純結(jié)將Tc和Ts的表達式代入上式可得Tu的一般表達式果扭與構(gòu)fA計件yvst1Tu??1ftWt??2z??Acor算承s公載式力根據(jù)國內(nèi)試驗數(shù)據(jù)確定系數(shù)后，《規(guī)范》受扭承載力計算公式為比較fAyvst1T?0.35fW?1.2z??Auttcors第6章受扭構(gòu)件fAyvst1設(shè)計時應(yīng)滿足：T

8、?Tu?0.35ftWt?1.2z??AcorsT——扭矩設(shè)計值；f——混凝土的抗拉強度設(shè)計值；tf——箍筋的抗拉強度設(shè)計值；yvA——單肢箍筋的截面面積；st1s——箍筋的間距；Acor?bcorhcor