《混凝土结构设计原理受扭构件的扭曲截面承载力中国海洋大学学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土结构设计原理受扭构件的扭曲截面承载力中国海洋大学学习教案.pptx（59页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1混凝土结构设计原理受扭构件混凝土结构设计原理受扭构件(gujin)的扭曲截面承载力中国海洋大学的扭曲截面承载力中国海洋大学第一页，共59页。第第8章章 受扭构件受扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力学习目标学习目标(mbio)：1.理解按变角度空间桁架模型计算受扭构件扭曲截面承载理解按变角度空间桁架模型计算受扭构件扭曲截面承载 力的基本思路；力的基本思路；2.会做弯剪扭构件的配筋计算；会做弯剪扭构件的配筋计算；3.了解受扭构件的构造要求。了解受扭构件的构造要求。第1页/共59页第二页，共59页。81 概述概述(i sh)扭转扭转(nizhun)是五种基本受力状态之一，以
2、雨是五种基本受力状态之一，以雨蓬为例：蓬为例：T TT雨 蓬 板 根 部 的 剪 力 就 是(j i s h )作 用 在 雨 蓬 梁 上 的 均 布 荷载载，雨 蓬 板 根 部 的 弯 矩 就 是(j i s h )作 用 在 雨 蓬 梁 上 的 均 布 力 矩，雨 蓬 梁 承 受 雨 蓬 板传传来 的 均 布 荷载载及 均 布 力 矩。雨蓬板雨蓬板雨蓬梁雨蓬梁第2页/共59页第三页，共59页。81 概述概述(i sh)吊车的横向水平吊车的横向水平(shupng)制动力及吊车竖向轮压偏制动力及吊车竖向轮压偏心都可使吊车心都可使吊车 梁受扭。梁受扭。雨雨蓬蓬梁梁要要承承受受弯弯矩矩、剪剪力力和
3、和扭扭矩矩。工工程程中中只只承承受受纯纯扭扭 矩矩作作用用的的结结构构很很少少，大大多多数数情情况况下下结结构构都都处处于于弯弯矩矩、剪力剪力 扭矩等内力共同作用下的复合受扭状态。扭矩等内力共同作用下的复合受扭状态。大车纵向运行大车纵向运行(ynxng)小小 车车 横横 向向 运运 行行(ynxng)吊车梁吊车梁第3页/共59页第四页，共59页。81 概述概述(i sh)制动力制动力(dngl)轮轮 压压偏心轮压和吊车偏心轮压和吊车(dioch)横向水平横向水平 制制动力都会产生扭矩动力都会产生扭矩 T螺旋楼梯螺旋楼梯中扭矩中扭矩 也较大也较大曲梁、折梁曲梁、折梁在竖向荷载作用下也会产生扭矩在
4、竖向荷载作用下也会产生扭矩在在静定结构静定结构中，扭矩是由荷载产生的，可根据静力平衡条件求中，扭矩是由荷载产生的，可根据静力平衡条件求得，与得，与构件的扭转刚度无关构件的扭转刚度无关，称为，称为平衡扭转平衡扭转。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。衡而引起破坏。偏偏心心轮轮压压制制动动力力吊车梁吊车梁第4页/共59页第五页，共59页。81 概述概述(i sh)T构构件件抗抗扭扭主主要要靠靠截截面面周周边边 的的材材料料，中中间间核核心心部部分分材材 料料的的抗抗扭扭作作用用很很小小。工工程程 中中受受扭扭
5、构构件件经经常常采采用用环环形形 截截面面（电电线线杆杆）或或箱箱形形截截 面面（桥桥梁梁(qioling)）。与与实实体体截截面面 相相比比，其其自自重重大大大大减减轻轻，而而抗抗扭扭能能力力几几乎乎相同。相同。P P偏心力偏心力P可以分解为一个可以分解为一个 中心力中心力P和一个扭矩和一个扭矩T。箱形截面箱形截面(jimin)沿周沿周边的剪应力边的剪应力 可以很好地可以很好地抵抗扭矩。抵抗扭矩。第5页/共59页第六页，共59页。81 81 概概述述(i(i sh)sh)箱形受扭构件箱形受扭构件(gujin)，立交桥的，立交桥的箱形梁箱形梁第6页/共59页第七页，共59页。81 概述概述(i
6、 sh)边梁边梁边梁边梁框架结框架结构楼盖构楼盖支承次支承次梁或板梁或板的框架的框架梁梁在超静在超静定结构定结构中，扭中，扭矩是由矩是由于相邻于相邻构件的构件的变形互变形互相相(h xing)受到约受到约 束而产束而产生的，生的，需结合需结合相邻构相邻构件的变件的变形协调形协调条件才条件才能求得，能求得，即由即由 于变形于变形协调使协调使截面产截面产生扭矩，生扭矩，称为协称为协调扭转调扭转（约束（约束扭转）。扭转）。第7页/共59页第八页，共59页。81 概述概述(i sh)边梁中的扭矩值与节点处边梁的抗扭刚度及次梁或板的抗弯边梁中的扭矩值与节点处边梁的抗扭刚度及次梁或板的抗弯刚度的比值有关。
7、边梁的抗扭刚度越大，其扭矩也越大。次梁刚度的比值有关。边梁的抗扭刚度越大，其扭矩也越大。次梁 或板的抗弯刚度越大，则在节点处的转角或板的抗弯刚度越大，则在节点处的转角(zhunjio)越小，边越小，边梁的扭矩也梁的扭矩也 越小。当边梁和次梁或板开裂后，边梁的抗扭刚度越小。当边梁和次梁或板开裂后，边梁的抗扭刚度迅速降低，迅速降低，边梁和次梁或板产生内力重分布，扭矩也会随之降边梁和次梁或板产生内力重分布，扭矩也会随之降低。低。mt框 框框 框(k u n g k u n g)架 架 边 边 梁 梁（边 梁 的 抗 扭 刚 度 大 时，架 架 边 边 梁 梁（边 梁 的 抗 扭 刚 度 大 时，m
8、t 就 大）就 大）第8页/共59页第九页，共59页。81 概述概述(i sh)受扭构件(gujin)受扭矩T作用的构件(gujin)受扭钢筋(gngjn)箍筋扭转平衡扭转 协调扭转纵向钢筋bcor bhcor hAcor受扭纵筋受扭箍筋S第9页/共59页第十页，共59页。82 纯扭构件纯扭构件(gujin)的试验研的试验研究究T(kN.m)裂缝出现前的性能裂缝出现前的性能1、开裂前，受力性能大体符合弹性扭转、开裂前，受力性能大体符合弹性扭转(nizhun)理理论论 钢筋应力很低；钢筋应力很低；T-j 关系呈线性关系呈线性2、开裂前，最大剪应力、开裂前，最大剪应力tmax发生在截面长边中点发生
9、在截面长边中点适筋破坏适筋破坏t maxj(rad/mm)第10页/共59页第十一页，共59页。82 82 纯扭构件纯扭构件(gujin)(gujin)的试验研究的试验研究t maxmaxWteT理理想想匀匀质质构构件件(gujin)的的受受 扭扭裂裂缝缝从从主主拉拉应应力力 最最大大处处开开始始对对匀匀质质材材料料，理理想想的的受受扭扭裂裂缝缝应应当当呈呈螺螺旋旋形。形。第11页/共59页第十二页，共59页。82 纯扭构件纯扭构件(gujin)的试验研的试验研究究 裂缝出现后的性能裂缝出现后的性能1、开裂时，部分混凝土退出工作，钢筋应力明显增、开裂时，部分混凝土退出工作，钢筋应力明显增大大(
10、zn d)；2、开裂后，扭转刚度明显降低；、开裂后，扭转刚度明显降低；3、开裂后，混凝土受压，受扭纵筋和箍筋受拉；、开裂后，混凝土受压，受扭纵筋和箍筋受拉；4、开裂后，裂缝、开裂后，裂缝(li fng)呈螺旋呈螺旋 状，构件长状，构件长边上有一条边上有一条 裂缝裂缝(li fng)发发 展成为临界裂展成为临界裂 缝；缝；T=0Tu前侧面前侧面底面底面后侧面后侧面顶面顶面第12页/共59页第十三页，共59页。82 纯扭构件的试验纯扭构件的试验(shyn)研研究究5、最后，、最后，与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服，另一个长边上与临界裂缝相交的箍筋和纵筋屈服，另一个长边上 的混凝土受压破的混凝土受压破
11、坏，构件达到极限扭矩。坏，构件达到极限扭矩。虽然螺旋配筋抗扭最好，但工程中通常采用由箍筋与虽然螺旋配筋抗扭最好，但工程中通常采用由箍筋与 抗扭纵筋组抗扭纵筋组成的钢筋骨架来抵抗扭矩，不但施工方便成的钢筋骨架来抵抗扭矩，不但施工方便(fngbin)，且沿构件全且沿构件全长可承受正负两个方向的扭矩。长可承受正负两个方向的扭矩。S第13页/共59页第十四页，共59页。82 纯扭构件的试验纯扭构件的试验(shyn)研研究究 受扭构件受扭构件(gujin)的破坏形态的破坏形态（1）适筋破坏：）适筋破坏：“箍筋和纵筋的配置箍筋和纵筋的配置”均合均合适时：适时：（2）部分超筋破坏：）部分超筋破坏：“箍筋和纵
12、筋的配置箍筋和纵筋的配置(pizh)”相差过大时：相差过大时：（3）超筋破坏：）超筋破坏：“箍筋和纵筋的配置箍筋和纵筋的配置”均过均过多多时：时：（4）少筋破坏：）少筋破坏：“箍筋和纵筋的配置箍筋和纵筋的配置”均过均过少少时：时：箍筋和纵筋箍筋和纵筋先先屈服，混凝土屈服，混凝土后后压坏。压坏。与与适筋梁适筋梁类似类似，延性延性破破坏。坏。混凝土混凝土压坏压坏，钢筋钢筋一种一种屈服、屈服、另一种另一种未屈服。未屈服。钢筋钢筋未未屈服，混凝土屈服，混凝土先先压坏。压坏。与与超筋梁超筋梁类似，类似，脆性脆性破坏。破坏。一旦一旦开裂开裂，构件，构件立即立即破坏破坏。与与少少筋梁筋梁类似，类似，脆性脆性
13、破坏。破坏。应避免应避免应避免应避免宜避免宜避免第14页/共59页第十五页，共59页。83 83 纯扭构件的扭曲截面承载力纯扭构件的扭曲截面承载力 开裂扭矩开裂扭矩TcrTcr的计算的计算开裂前钢筋开裂前钢筋(gngjn)(gngjn)应力很小，计算应力很小，计算TcrTcr时忽略时忽略钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)的影响。的影响。按弹性理论计算按弹性理论计算最大剪应力为最大剪应力为max max，其发生在截面长边中点，其发生在截面长边中点，当主拉应当主拉应 力力tp=max=ft tp=max=ft 时，混凝土沿压时，混凝土沿压应力方向开裂，并发展成应力方向开裂，并发展成螺旋裂缝，其开
14、裂扭矩：螺旋裂缝，其开裂扭矩：maxtteb2hWTTfTcr2ftWte ftbhh 1 10b时，时，0.208 0.313第15页/共59页第十六页，共59页。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭曲截的扭曲截面承载力面承载力按塑性理论计算理想(lxing)塑性材料，截面上各点剪应力均达到ft，才会开裂。截面上的剪应力分布分为四个区，取极限剪应力max=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即开裂扭矩Tcr：2max66crbb2T 3h bft3h b ftWt24222322226T f(h b)b b 2 1 b b 2 b 4 b b 1(h b)
15、2t b2 ft 6(3h b)第16页/共59页第十七页，共59页。Tcr 0.7 ftWtb23h b683 83 纯扭构件的扭曲截面承载力纯扭构件的扭曲截面承载力规范提出的开裂扭矩规范提出的开裂扭矩TcrTcr计算公式计算公式 混凝土材料既非完全弹性，也不是理想塑性，混凝土材料既非完全弹性，也不是理想塑性，而是介于而是介于两者之间的弹塑性材料。两者之间的弹塑性材料。为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引为简便实用，可按塑性应力分布计算，并引入降低系数入降低系数 以考虑应力非完全塑性分布的影以考虑应力非完全塑性分布的影响。响。根据实验结果，降低系数约在根据实验结果，降低系数约在0.70.8
16、0.70.8之间，之间，规范为规范为偏于安全起见，取偏于安全起见，取0.70.7。于是。于是(ysh)(ysh)，开裂扭，开裂扭矩设计值矩设计值TcrTcr的计算公的计算公式为：式为：截面受截面受扭塑性扭塑性(sxng)Wt抵抗矩抵抗矩第17页/共59页第十八页，共59页。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭的扭曲截面承载力曲截面承载力 扭曲截面受扭扭曲截面受扭承载力的计算承载力的计算公式公式钢筋混凝土受扭构件钢筋混凝土受扭构件(gujin)的破坏性能较为复杂，目的破坏性能较为复杂，目前，其破坏前，其破坏 理论尚不统一，主要理论由两种：理论尚不统一，主要理论由两种：变角度的空间桁架模型；变
17、角度的空间桁架模型；斜弯曲理论（扭曲破坏面极限平衡理论）。斜弯曲理论（扭曲破坏面极限平衡理论）。对比试验表明，在对比试验表明，在 其他参数均相同的情其他参数均相同的情 况下，钢筋混凝况下，钢筋混凝土实土实 心截面与空心截面构心截面与空心截面构 件的极限受扭承载力件的极限受扭承载力 基本相同。基本相同。规范规范 推荐的公式采用了变推荐的公式采用了变 角度的空间桁架理论。角度的空间桁架理论。第18页/共59页第十九页，共59页。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭曲截的扭曲截面承载力面承载力n n 变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型变角空间桁架模型n n1 1、基本假定、基本假定
18、、基本假定、基本假定n n（1 1）混凝土只承受压力；）混凝土只承受压力；）混凝土只承受压力；）混凝土只承受压力；n n（2 2）纵筋与箍筋只承受拉力；）纵筋与箍筋只承受拉力；）纵筋与箍筋只承受拉力；）纵筋与箍筋只承受拉力；n n（3 3）忽略）忽略）忽略）忽略(hl)(hl)中心部分混凝土的抗扭作用。中心部分混凝土的抗扭作用。中心部分混凝土的抗扭作用。中心部分混凝土的抗扭作用。第19页/共59页第二十页，共59页。83 83 纯扭构件纯扭构件(gujin)(gujin)的扭曲截面承载力的扭曲截面承载力Tsshcor FFbcorHh ChFHbCbCb2、模型、模型(mxng)的组成的组成纵
19、筋纵筋 受拉受拉弦杆；弦杆；箍筋箍筋 受拉受拉腹杆；腹杆；斜裂缝斜裂缝(li fng)间砼间砼 受压腹受压腹杆。杆。VhFChHhVhVb HbVb第20页/共59页第二十一页，共59页。3、极限、极限(jxin)承载力承载力分析分析a）Tu=Vhbcor+VbhcorTssbcorhcor 83 83 纯扭构件纯扭构件(gujin)(gujin)的扭曲截面承载力的扭曲截面承载力第21页/共59页第二十二页，共59页。Tssbcorh q=qtctg qqqqb）Tu用用q表示表示(biosh)Tu=2qAcorc）令令 qt ql f y Astl ucorf yv Ast1 sd）从前从前
20、(cngqin)壁取壁取单元体单元体 qqqqlq qtctg2=ql/qt=ql=qctg qt=qtg f yv Ast1q 83 83 纯扭构件的扭曲纯扭构件的扭曲(ni q)(ni q)截面承载力截面承载力第22页/共59页第二十三页，共59页。83 83 纯扭构件的扭曲截面承载力纯扭构件的扭曲截面承载力根据根据(gnj)(gnj)变角度的空间桁架理论，截面能变角度的空间桁架理论，截面能承担的极限扭矩设承担的极限扭矩设 计值计值TuTu为：为：ucorAT 2fAyvst1sf y Astl sf yv Ast1 ucor受扭纵筋与箍筋的配筋强度(qingd)比。第23页/共59页第二
21、十四页，共59页。（4）几点说明）几点说明a）由）由ctg2=可见，斜压杆角度可见，斜压杆角度 随随z 而变化，而变化，故称变角空间桁架模型。故称变角空间桁架模型。b）试验表明，斜压杆角度）试验表明，斜压杆角度在在30 60之间。之间。c）推导推导Tu时，假定时，假定(jidng)纵筋与箍筋都已屈服。纵筋与箍筋都已屈服。d）变角空间桁架模型推导结果的意义在于确定了钢）变角空间桁架模型推导结果的意义在于确定了钢筋筋 抗扭项的参数。抗扭项的参数。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭曲截的扭曲截面承载力面承载力第24页/共59页第二十五页，共59页。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭曲截的
22、扭曲截面承载力面承载力 按混凝土结构设计规范的配筋计算方法按混凝土结构设计规范的配筋计算方法按按变变角角度度的的空空间间桁桁架架模模型型Tu公公式式的的计计算算结结果果(ji gu)与试验结与试验结 果并不完全符合。果并不完全符合。规规范范以以变变角角空空间间桁桁架架模模型型为为基基础础，根根据据试试验验结结果果(ji gu)，提提 出出了了由由混混凝凝土土的的受受扭扭承承载载力力Tc和和受受扭扭钢钢筋筋的的受受扭扭承承载载力力 Ts两两项项相相加加的的受受扭扭承承载载力力Tu计算公式。即计算公式。即f yv Ast1AcorsTu Tc Ts 1 ftWt 2根据国内大量试验数据，经回归分折
23、，并考虑目标可根据国内大量试验数据，经回归分折，并考虑目标可 靠指标（靠指标（）值，取试验点偏下限）值，取试验点偏下限(xixin)确定出：确定出：1=0.35，2=1.2。代入上式，可得规范的。代入上式，可得规范的受受 扭承载力扭承载力Tu计算公式：计算公式：第25页/共59页第二十六页，共59页。83 83 纯扭构件纯扭构件(gujin)(gujin)的扭曲截的扭曲截面承载力面承载力f yvyv Ast st1 1AcorcorsTu Tc Ts 0.35 ftWt 1.2第26页/共59页第二十七页，共59页。f yv Ast1AcorsT Tu 0.35 ftWt 1.283 83 纯
24、扭构件的扭曲纯扭构件的扭曲(ni q)(ni q)截面承载力截面承载力（1 1）矩形截面纯扭构件受扭承载力）矩形截面纯扭构件受扭承载力TuTuhw/b6hw/b6的矩形截面钢筋混凝土纯扭构件受扭的矩形截面钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力承载力TuTu计计算公式算公式(gngsh)2tW b3h b截面受扭塑性截面受扭塑性(sxng)抵抗矩抵抗矩6f y Astl sf yv Ast1 ucor受扭纵筋与箍筋受扭纵筋与箍筋 的配筋强度比的配筋强度比Acor bcor hcorucor 2 bcor hcor 规定：规定：0.61.7,1.7时取时取=1.7第27页/共59页第二十八页，共59页。83
25、 纯扭构件的扭曲纯扭构件的扭曲(ni q)截截面承载力面承载力配筋强度比反映了受扭纵筋与受扭箍筋的用量比，通过控制值可以(ky)防止出现部分超筋破坏。试验研究表明，当0.52.0时，破坏时受扭纵筋和箍筋都能达到屈服，都能被充分利用，不会发生部分超筋破坏。为了稳妥起见，规范规定0.61.7。设计时通常设计时通常(tngchng)取取=1.01.3，取，取=1.2 最佳最佳由于引入了配筋强度比由于引入了配筋强度比，式中只出现抗扭箍筋面积，式中只出现抗扭箍筋面积Ast1同时还受轴向压力同时还受轴向压力N作用时，受扭承载力作用时，受扭承载力Tu计算公式改计算公式改为：为：yvst1cortfAANsA
26、T Tu 0.35 ftWt 1.2 0.07WN0.3fc A时，取时，取N=0.3fc A第28页/共59页第二十九页，共59页。f yv Ast1AcorsT Tu 0.35h ftWt 1.283 83 纯扭构件的扭曲截面纯扭构件的扭曲截面(jimin)(jimin)承载力承载力（2 2）箱形截面）箱形截面(jimin)(jimin)纯扭构件受扭承载力纯扭构件受扭承载力TuTu封闭的箱形截面封闭的箱形截面(jimin)(jimin)，其抵抗扭矩的作用与同，其抵抗扭矩的作用与同样尺寸的实心样尺寸的实心 截面截面(jimin)(jimin)基本相同。基本相同。实际工程中，当截面实际工程中，
27、当截面(jimin)(jimin)尺寸较大时，往往采尺寸较大时，往往采用箱形截面用箱形截面(jimin)(jimin)，以减轻结构自重，如桥梁中以减轻结构自重，如桥梁中常采用的箱形截面常采用的箱形截面(jimin)(jimin)梁。梁。为避免壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚为避免壁厚过薄对受力产生不利影响，规定壁厚twbh/7twbh/7，且，且hw/tw6hw/tw6hw/tw6hw/tw6的箱形截面的箱形截面(jimin)(jimin)钢筋混凝土纯扭构件钢筋混凝土纯扭构件受扭承载力受扭承载力TuTu计算公式：计算公式：第29页/共59页第三十页，共59页。83 纯扭构件的扭曲纯扭构件的
28、扭曲(ni q)截截面承载力面承载力箱形截面壁厚影响(yngxing)系数 h=2.5tw/bh，当h1时，取h=1。截面受扭塑性抵抗矩Wt 为：2hw h 66thhwhwb2b 2tW3h b3h b 2t 即：截面(jimin)尺寸bhhh的矩形截面(jimin)Wt减去孔洞矩形部分的Wt。第30页/共59页第三十一页，共59页。（3）T形和形和I形截面纯扭构件受扭承载形截面纯扭构件受扭承载Tu划分为若干个矩形截面，计划分为若干个矩形截面，计 算各矩形算各矩形截面的扭矩值，按截面的扭矩值，按 矩形截面公式受扭钢矩形截面公式受扭钢筋。筋。划分的原则是先保证腹板完划分的原则是先保证腹板完 整
29、性，再整性，再划分翼缘。划分翼缘。扭矩扭矩T由腹板、翼缘共同由腹板、翼缘共同承受承受,按各矩形截面受扭塑性按各矩形截面受扭塑性 抵抗抵抗(dkng)矩与截面总受扭塑性抵矩与截面总受扭塑性抵 抗矩抗矩Wt的比值进行分配。的比值进行分配。83 纯扭构件纯扭构件(gujin)的扭曲截的扭曲截面承载力面承载力第31页/共59页第三十二页，共59页。fWTWtT fTTWtWtf2tffhf W(b b)wTWttf Wtw T1)腹板2)受压翼缘3)受拉翼缘26twW b(3h b)2计算(j sun)受扭塑性抵抗矩时取用的翼 缘宽度尚应符合bf b 6hf bf b 6hf22tffhW f(b b
30、)Wt Wtw Wtf Wtf83 83 纯扭构件纯扭构件(gujin)(gujin)的扭曲截面承载力的扭曲截面承载力第32页/共59页第三十三页，共59页。84 弯剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力VMT 试验研究及破坏试验研究及破坏(phui)形态形态扭矩对受弯承载力的影扭矩对受弯承载力的影响响T 使纵筋拉应力增大，从而导致受弯承载力降低。扭矩对受剪承载力的影响(yngxing)在一个侧面上方向一致，导致承载力小于剪力和扭矩单独作用时的承载力。T第33页/共59页第三十四页，共59页。在弯矩M、剪力V和扭矩T共同作用下，构件破坏特征及其承载力与所作用的外部荷载条
31、件和构件内在因素有关。外部荷载条件：通常以扭弯比（=T/M）和扭剪比（=T/（Vb）表示；构件内在因素：指构件的截面形状、尺寸、配筋及材料强度等。弯剪扭构件的破坏形态(xngti)与外部荷载条件(三个外力之间的比例关系)和配筋情况有关，主要有三种破坏形态(xngti)：弯型破坏、扭型破坏、剪扭型破坏。84 弯剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力第34页/共59页第三十五页，共59页。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力VMT1）弯型破坏试验表明，适筋条件下，当弯矩较大而扭矩和剪力均较小，弯矩作 用比扭矩显著，即扭弯比较小时(xios
32、h)，发Th弯形破坏。V不起控制作用，且 T/M较小，配筋适量时斜裂缝首先在弯曲受拉 的底部出现(chxin)，再发展破坏时，底部受拉纵筋已屈服第35页/共59页第三十六页，共59页。2）扭型破坏 当扭弯比和扭剪比都比较大，即扭矩较大而弯矩和剪力较小，扭矩作用显著(xinzh)，且构件顶部纵筋少于底部纵筋时，发Th扭T形破坏。V不起控制(kngzh)作用，T/M较大，且AsAs时MV由M引起的As的压力不 足以(zy)抵消T引起的As中 的拉力由于AsAs，As 先受拉屈服，之后构件破坏84 弯剪扭构件的扭曲截面承弯剪扭构件的扭曲截面承载力载力第36页/共59页第三十七页，共59页。84 弯剪
33、扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力3）剪扭型破坏 当剪力和扭矩都较大（起控制(kngzh)作用）而弯矩较小时，发Th剪扭型破坏。TM不起控制(kngzh)作用MVV、T的共同工作使得一侧混 凝土剪应力增大，一侧混凝 土应力减小剪应力大的一侧先受拉开 裂，最后破坏，T很小时，仅发Th剪切破坏 第37页/共59页第三十八页，共59页。84 弯剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力 按混凝土结构设计规范的配筋计算方法按混凝土结构设计规范的配筋计算方法剪扭承载力的相关关系剪扭承载力的相关关系剪扭构件同时受剪力剪扭构件同时受剪力V和扭矩和扭矩T作用，其
34、截面某一作用，其截面某一受压区域受压区域 将同时承受剪切剪应力和扭转剪应力的将同时承受剪切剪应力和扭转剪应力的双重双重(shungchng)作用（剪力和扭作用（剪力和扭 矩产矩产Th的剪的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加），致使构件应力总会在构件的一个侧面上叠加），致使构件 内混凝土的受剪承载力和受扭承载力均降低，总内混凝土的受剪承载力和受扭承载力均降低，总是小于剪力是小于剪力 和扭矩单独作用的承载力。和扭矩单独作用的承载力。第38页/共59页第三十九页，共59页。1）无腹筋剪扭构件(gujin)的剪扭承载力相关关系试验研究表明，其相关关系 曲线大致符合1/4圆曲线规律：式中：Tco 无腹筋构
35、件(gujin)纯扭时，砼的受扭承载力；Vco 无腹筋构件(gujin)纯剪时，砼的受剪承载力；Tc 无腹筋构件(gujin)剪扭同时作用，砼受扭承载力；Vc 无腹筋构件(gujin)剪扭同时作用，砼受剪承载力。)2 (Vc)2 1Tc0Vc0(Tc84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力第39页/共59页第四十页，共59页。84 弯剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力2）有腹筋（箍筋）剪扭构件的剪扭承载力相关(xinggun)关系由于试验过程中难以将混凝土的承载力和钢筋的承载力区分开 来，计算也过于复杂，规范在试验研究的基础上，近似假
36、 定：混凝土部分相关(xinggun)、钢筋部分不相关(xinggun)。1/4圆弧的相关方程比较复杂，为方便(fngbin)计算，将1/4圆曲线予以 简化，用三折线代替1/4圆弧，则混凝土部分相关、钢筋部分不相关 有腹筋构件混凝土部分剪扭承载力相关曲线与无腹筋构件剪扭承载力相关曲线相同，也符合1/4圆曲线规律 钢筋（受剪扭箍筋、受扭纵筋）部分剪扭承载力不相关，即钢筋的受剪承载力和受扭承载力是相互独立的Vu=Vc+Vs=(1.5t)Vco+Vs；Tu=Tc+Ts=t Tco+Ts第40页/共59页第四十一页，共59页。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力(剪
37、力影响(yngxing)小)(扭矩影响(yngxing)小)第41页/共59页第四十二页，共59页。以上(yshng)两式相除，可得1.5Vc0TTV c0 1t tTco 有腹筋构件纯扭时，混凝土的受扭承载力；Vco 有腹筋构件纯剪时，混凝土的受剪承载力；Tc 有腹筋构件剪扭同时作用，混凝土的受扭承载力；Vc 有腹筋构件剪扭同时作用，混凝土的受剪承载力；t 有腹筋剪扭构件混凝土受扭承载力降低(jingd)系数；（1.5）有腹筋剪扭构件混凝土受剪承载力降低(jingd)系数。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力第42页/共59页第四十三页，共59页。84 弯
38、剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力剪扭构件的配筋计算方法规范采用了混凝土部分相关、钢筋部分不相关（钢筋各自(gz)计算后叠加）的计算公式。即第43页/共59页第四十四页，共59页。1.5tT bh01 0.2 1 V Wt1.矩形截面矩形截面(jimin)钢筋混凝土剪钢筋混凝土剪扭构件扭构件（1）剪扭构件的受剪承载力）剪扭构件的受剪承载力Asvh0sVu 0.7(1.5 t)ftbh0 f yv（2）剪扭构件(gujin)的受扭承载力yvAst1AcorsTu 0.35t ftWt 1.2 f1.5tTbh01 0.5 V Wtutt0yv0sV 1.75(1.5
39、)f bh Asv fh 1一般(ybn)剪扭构件集中荷载下独 立剪扭构件一般剪扭构件集中荷载下独 立剪扭构件0.5 t 1.084 弯剪扭构件的扭曲截面承弯剪扭构件的扭曲截面承载力载力第44页/共59页第四十五页，共59页。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力2.箱形截面箱形截面(jimin)钢筋混凝土剪钢筋混凝土剪扭构件扭构件(1)一般(ybn)剪扭构件的受剪承载力(2)剪扭构件的受扭承载力Asvf yvh0sVu 0.7(1.5 t)ftbh0 uhtttcorAst1 f yvAsT 0.35 f W 1.21.5t1 0.2(1)V hWt(3)集
40、中荷载作用下独立的箱形截面剪扭构件，受剪承载力utt0yv0sV 1.75(1.5 )f bh Asv fh 1(4)集中荷载作用下独立箱型截面剪扭构件，受扭承载力corAsAfst1yvTu 0.35ht ftWt 1.2(5)受扭承载力降低系数为：第45页/共59页第四十六页，共59页。叠加法剪扭构件配筋计算方法1）按剪扭构件的受扭承载力计算所需的受扭纵筋Astl和受扭箍筋Ast1/s，受扭纵筋Astl均匀配置在截面四周，受扭箍筋Ast1/s配置在截面周边（双肢箍）；2）按剪扭构件的受剪承载力计算所需的受剪箍筋Asv/s，受剪箍筋Asv/s按受剪要求(yoqi)配置（双肢箍或四肢箍）；3）
41、叠加纵筋=剪扭构件受扭纵筋Astl纵筋配筋方式参照弯剪扭构件；箍筋=剪扭构件受扭箍筋Ast1/s+剪扭构件受剪箍筋Asv/ns，即单肢箍筋84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力第46页/共59页第四十七页，共59页。84 弯剪扭构件的扭曲弯剪扭构件的扭曲(ni q)截面承载力截面承载力弯剪扭构件的配剪计算方法 纯扭构件在工程中几乎是没有的。工程中构件往往要同时承受、弯矩、剪力和扭矩甚至轴力，即弯剪扭构件。试验表明(biomng)，在弯矩、剪力和扭矩共同作用下，弯剪扭构件的受弯、受剪、受扭承载力是相互关联的，即存在相关性，其相互影响 十分复杂，按相关关系理论进行
42、承载力计算目前还有困难。弯剪扭构件的配剪计算方法（按规范）为简化计算，规范不考虑受弯承载力与受剪、受扭承载力的相关 性，即弯剪扭构件=受弯（纯弯）构件+剪扭构件对剪扭承载力采用混凝土部分相关（避免混凝土部分的抗力被重 复利用）、钢筋部分不相关（钢筋独立计算后再叠加）的计算对弯剪扭构件的配筋计算，规范采用：叠加法、近似法第47页/共59页第四十八页，共59页。n n叠加法弯剪扭构件配筋计算方法n n纵筋=受弯构件受弯纵筋As、As+剪扭构件受扭纵筋Astl对截面同一位置处的受弯纵筋和受扭纵筋，可将二者面积叠加后确定(qudng)纵筋的直径和根数；n n箍筋=剪扭构件受扭箍筋Ast1/s+剪扭构件
43、受剪箍筋Asv/ns，即单n n肢箍筋n n纵筋叠加方式n n例如：受弯纵筋受扭纵筋纵筋总量84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力第48页/共59页第四十九页，共59页。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力 箍 筋 叠 加方 式(f n g s h)例 如：受扭箍筋受剪箍筋箍筋总量第49页/共59页第五十页，共59页。84 弯剪扭构件弯剪扭构件(gujin)的扭曲的扭曲截面承载力截面承载力近似(jns)法1）当V0.35ftbh0时，即V0.5Vco时，剪力V较小，可忽略不计，仅按弯扭构件设计。2）当T0.175ftWt或T
44、0.175hftWt（箱形截面）时，即T0.5Tco时，扭矩T较小，可忽略不计，仅按受弯构件设计。按受弯构件的正截面受弯承载力计算所需的受弯纵筋As、As，配置在弯曲受拉、受压区；按受弯构件的斜截面受剪承载力计算所需的受剪箍筋Asv/s=nAsv1/s，按受剪要求配置（双肢箍或四肢箍）。第50页/共59页第五十一页，共59页。1 轴向力为压力(yl)时 (1)受剪承载力utt0yv0fhsV(1.5 )1.75f bh 0.07N Asv 1(2)受扭承载力uttyvAst1AcorAsT 0.35 f W 0.07 N W 1.2ft t 85 压弯剪扭构件压弯剪扭构件(gujin)的受的受
45、扭承载力计算扭承载力计算第51页/共59页第五十二页，共59页。85 压弯剪扭构件压弯剪扭构件(gujin)的受的受扭承载力计算扭承载力计算2 轴向压力(yl)为拉力时(1)受剪承载力utt0yv0yv0ffhssV(1.5 )1.75f bh 0.2N Asvh Asv 1(2)受扭承载力utyvyvAst1AcorAst1AcorssT 0.35 f 0.2 N W 1.2 f 1.2 ft A t第52页/共59页第五十三页，共59页。规范提出的受扭承载力计算公式主要是对平衡扭转。过去的规 范和工程中对变形(bin xng)协调扭转都不做计算，只进行抗扭构造配筋。原 因在于，变形(bin
46、 xng)协调扭转的计算更为复杂，在理论上还没有较可行的 计算方法。零刚度设计法简化计算法 可取扭转刚度为零，即扭矩忽略不计，仅按构造要求配置受扭纵筋和受扭箍筋，以保证构件有足够的延性和满足正常使用时限制裂 缝宽度的要求。一些国外规范采用此法。规范法 我国规范规定宜考虑因构件开裂后抗扭刚度降低而产Th的内力重分布，将弹性分析得出的扭矩设计值T 乘以合适的调整系数予以降低，再按弯剪扭构件进行承载力计算，确定所需的纵筋和箍筋，并 满足有关构造要求。86 协调扭转构件协调扭转构件(gujin)扭曲扭曲截面承载力截面承载力第53页/共59页第五十四页，共59页。87 受扭构件的构造受扭构件的构造(gu
47、zo)要要求求1.纵筋配筋的要求纵筋配筋的要求(yoqi)受扭纵筋配筋率受扭纵筋配筋率stl 应满足最小配筋率要求应满足最小配筋率要求(yoqi)AstlTftTbhVbf yVbtl tl,min0.6，其中qzhng2截面弯曲受拉边纵筋面积 受弯构件As,min（=minbh）+按受扭纵筋最小配筋率计算并分配到弯曲受拉边的钢筋面积 如：对箱形截面构件，以上式中以bh 代替b以上要求是为了避免出现少筋破坏第54页/共59页第五十五页，共59页。VTbh00.8wt 0.25c fc当hw/（b或hw/tw）等于(dngy)4时nAsv1,minnAsv1ftbsbsf yvsv sv,min
48、 0.283.构件截面尺寸的要求构件截面尺寸的要求(yoqi)为避免配筋过多产为避免配筋过多产Th超筋破坏弯剪超筋破坏弯剪,扭构件截面尺寸应满足扭构件截面尺寸应满足以下要求以下要求(yoqi)：2.箍筋配箍率的要求箍筋配箍率的要求(yoqi)受剪扭箍筋的配箍率受剪扭箍筋的配箍率sv应满足最小配箍率要求应满足最小配箍率要求(yoqi)VTbh00.8wt 0.2c fc当hw/（b或hw/tw）等于6时87 受扭构件的构造要求受扭构件的构造要求第55页/共59页第五十六页，共59页。87 受扭构件受扭构件(gujin)的构造要的构造要求求当截面(jimin)尺寸符合：可不进行构件受剪扭承载力计算
49、（V、T较小），仅需按构造要 求配置受扭纵筋和受剪扭箍筋，以防止(fngzh)构件脆断和保证构件破坏时 具有一定的延性。0t0t 0VTVTN 0.7 ftbhw或 0.7 ft 0.07bhwbh4.构造配筋条件构造配筋条件第56页/共59页第五十七页，共59页。5.其他构造要求其他构造要求受扭箍筋应做成封闭型，箍筋末端应弯受扭箍筋应做成封闭型，箍筋末端应弯 折折135，弯折后，弯折后的弯钩端头平直段长度的弯钩端头平直段长度 不应小于不应小于10d（d为箍筋直径）。为箍筋直径）。箍筋间距箍筋间距ssmax，smax 查表查表4-1确定。确定。受扭纵筋应沿截面周边均匀布置，在截受扭纵筋应沿截面
50、周边均匀布置，在截 面四角必须面四角必须(bx)布置抗扭纵筋，受扭纵筋间布置抗扭纵筋，受扭纵筋间 距不得大于距不得大于200mm及梁及梁宽宽b。考虑协调扭转而配置的箍筋，其间距考虑协调扭转而配置的箍筋，其间距 s 0.7b，b为截面宽为截面宽度或腹板宽度，对箱度或腹板宽度，对箱 形截面形截面b=2tw。受扭纵筋的搭接和锚固长度均应按受拉钢筋的构造要求受扭纵筋的搭接和锚固长度均应按受拉钢筋的构造要求处理。处理。其他构造要求详见混凝土结构设计规范有关规定。其他构造要求详见混凝土结构设计规范有关规定。87 受扭构件受扭构件(gujin)的构造要的构造要求求第57页/共59页第五十八页，共59页。第第