受扭構(gòu)件承載力的計算

《受扭構(gòu)件承載力的計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第八章受扭構(gòu)件承載力的計算返回總目錄教學提示：以試驗研究為基礎(chǔ)，基于變角度空間桁架計算模型，建立純扭構(gòu)件承載力計算公式和適用條件。構(gòu)件受扭、受彎與受剪承載力之間的相互影響過于復雜，為簡化計算，彎剪扭構(gòu)件對混凝土提供的抗力考慮其相關(guān)性，鋼筋提供的抗力采用疊加的方法。教學要求：要求學生掌握矩形截面受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)、變角度空間桁架計算模型、受扭承載力的計算方法、限制條件及配筋構(gòu)造。掌握彎剪扭構(gòu)件的配筋計算方法及構(gòu)造要求。本章內(nèi)容●8.1概述●8.2試驗研究分析●8.3純扭構(gòu)件承載力的計算●8.4彎剪扭構(gòu)件承載力

2、的計算●8.5構(gòu)造要求●8.6協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)的設(shè)計●8.7思考題●8.8習題8.1概述在建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)處于受扭的情況很多，比如吊車梁、框架邊梁、雨棚梁等，如圖8.1所示。但在實際工程中，處于純扭矩作用的情況很少，大多數(shù)都是處于彎矩、剪力、扭矩共同作用下的復合受扭情況，如圖8.1中所示都屬于彎、剪、扭復合受扭構(gòu)件。圖8.1受扭構(gòu)件實例過去，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，或者截面尺寸較大的預制構(gòu)件，相對于彎矩、剪力、軸力而言，扭轉(zhuǎn)屬于次要因素，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中不起控制作用，因此往往忽略其影響或采用保守的計算方

3、法和構(gòu)造措施來處理。近幾十年來，隨著材料強度的提高和建筑藝術(shù)的發(fā)展，構(gòu)件尺寸愈來愈小，結(jié)構(gòu)跨度不斷擴大，異型構(gòu)件不斷出現(xiàn)，都使扭轉(zhuǎn)作用突出起來。建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下除了發(fā)生平移振動外，而且還會發(fā)生扭轉(zhuǎn)。震害調(diào)查表明，扭轉(zhuǎn)作用會加重結(jié)構(gòu)的破壞，在某些情況下將成為導致結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。8.1概述8.2試驗研究分析8.2.1無腹筋構(gòu)件一個素混凝土矩形截面構(gòu)件承受扭矩的作用，在加載的初始階段，截面的剪應(yīng)力分布符合彈性分析，最大剪應(yīng)力發(fā)生在截面長邊的中間。根據(jù)剪應(yīng)力成對原則，且忽略截面上的正應(yīng)力，最大主拉應(yīng)力發(fā)生在同一位

4、置，與縱軸成角，如圖8.2所示。圖8.2素混凝土構(gòu)件受扭隨著扭矩的增大，剪應(yīng)力隨之增加，出現(xiàn)少量塑性變形，截面剪應(yīng)力圖形趨向飽滿。當主拉應(yīng)力值達到混凝土的極限拉應(yīng)力后，構(gòu)件首先在側(cè)面(長邊)的中部出現(xiàn)斜裂縫，垂直于主拉應(yīng)力方向。隨即，斜裂縫的兩端同時沿方向延伸，并轉(zhuǎn)向短邊側(cè)面。當3個側(cè)面的裂縫貫通后，沿第4個側(cè)面(長邊)撕裂，形成翹曲的扭轉(zhuǎn)破壞面，如圖8.2所示，構(gòu)件斷成兩截。試件斷口的混凝土形狀清晰、整齊，其他位置一般不再發(fā)生裂縫。其破壞帶有突然性，屬于脆性破壞。試驗研究表明，僅配縱筋但無腹筋的構(gòu)件，極限扭矩比素

5、混凝土構(gòu)件的稍有增加，但增加的幅度有限。8.2試驗研究分析8.2.2有腹筋構(gòu)件鋼筋混凝土構(gòu)件，沿截面周邊均勻布置縱筋和橫向鋼筋。這樣的構(gòu)件在純扭矩作用下的變形、裂縫和破壞過程的特點(如圖8.3所示)如下：圖8.3有腹筋梁的受扭8.2試驗研究分析扭矩很小時，構(gòu)件的受力性能大體上符合彈性理論，扭矩-扭角曲線為直線，裂前，縱筋和箍筋的應(yīng)力都很小縫出現(xiàn)。隨著扭矩的增大，當截面長邊(側(cè)面)中間混凝土的主拉應(yīng)力達到其抗拉強度后，出現(xiàn)方向的斜裂縫，與裂縫相交的箍筋和縱筋的拉應(yīng)力突然增大，扭轉(zhuǎn)角迅速增加，在扭矩-扭角曲線上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折

6、，甚至形成一個平臺。繼續(xù)增大扭矩，斜裂縫的數(shù)量增多，形成間距大約相等的平行裂縫組，并逐漸加寬，延伸至構(gòu)件的4個側(cè)面，成為多重螺旋狀表面裂縫。隨著裂縫的開展、深入，外層混凝土退出工作，箍筋和縱筋承擔更大的扭矩，應(yīng)力增長快，構(gòu)件扭轉(zhuǎn)角增大加快，構(gòu)件截面的扭轉(zhuǎn)剛度降低較大。當與斜裂縫相交的一些箍筋和縱筋達到屈服強度后，裂縫增寬加快，相鄰的箍筋和縱筋相繼屈服，扭矩不再增大，扭轉(zhuǎn)角繼續(xù)增大，直至構(gòu)件破壞。8.2試驗研究分析鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的最終破壞形態(tài)為：三面螺旋形受拉裂縫和一面(截面長邊)的斜壓破壞面。試驗研究表明，鋼筋

7、混凝土構(gòu)件截面的極限扭矩比相應(yīng)的素混凝土構(gòu)件增大很多，但開裂扭矩增大不多。鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的最終破壞形態(tài)為：三面螺旋形受拉裂縫和一面(截面長邊)的斜壓破壞面。試驗研究表明，鋼筋混凝土構(gòu)件截面的極限扭矩比相應(yīng)的素混凝土構(gòu)件增大很多，但開裂扭矩增大不多。8.2.3配筋(箍)量的影響受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)與受扭縱筋和受扭箍筋配筋率的大小有關(guān)，大致可以為適筋破壞、部分超筋破壞、超筋破壞和少筋破壞4類。對于正常配筋條件下的鋼筋混凝土構(gòu)件，在扭矩作用下縱筋和箍筋先到達屈服強度，然后混凝土被壓碎而破壞。這種破壞與受彎構(gòu)件適筋梁類似

8、，屬延性破壞。此類受扭構(gòu)件稱為適筋受扭構(gòu)件。8.2試驗研究分析若縱筋和箍筋不匹配，兩者配筋比率相差較大，例如縱筋的配筋率比箍筋的配筋率小得多，破壞時僅縱筋屈服，而箍筋不屈服；反之，則箍筋屈服，縱筋不屈服，此類構(gòu)件稱為部分超筋受扭構(gòu)件。部分超筋受扭構(gòu)件破壞時，亦具有一定的延性，但較適筋受扭構(gòu)件破壞時的截面延性小。當縱筋和箍筋配筋率都過高，致使縱筋