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1、混凝土结构设计原理（刘文锋）第8章问 答题答案 第八章受扭构件承载力 问答题参考答案 1 钢筋商品混凝土纯扭构件有几种破坏形式？各有什么特点？计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏？答：钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式。受力特点如下:（1）适筋纯扭构件 当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时，在外扭矩作用下，商品混 凝土开裂并退出工作，钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷 载不断增加，与主斜裂缝相交的纵筋和篩筋相继达到屈服强度，同时 商品混凝土裂缝不断开展，最后形成构件三面受拉开裂，一面受压的 空间扭曲破坏而，进而受压区商品混凝土被压碎而破坏，这种破坏与 受弯构件适筋梁类似，属延性破坏，以适筋
2、构件受力状态作为设计的 依据。（2）超筋纯扭构件 当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土强度等级太低，会发生 纵筋和篩筋都没有达到屈服强度，而商品混凝土先被压碎的现象，这 种破坏与受弯构件超筋梁类似，没有明显的破坏预兆，钢筋未充分发 挥作用，属脆性破坏，设计中应避免。为了避免此种破坏，商品混 凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋 最大用量。（3）少筋纯扭构件 当纵向钢筋和箍筋配置过少（或其中之一过少）时，商品混凝土 开裂后，商品混凝土承担的拉力转移给钢筋，钢筋快速达到屈服强度 并进入强化阶段，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁，破坏扭矩与 开裂扭矩接近，破坏无预兆，属于脆性破
3、坏。这种构件在设计中应避 免。为了防止这种少筋破坏，商品混凝土结构设计规范规定，受 扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符 合受扭钢筋的构造要求。2.简述素商品混凝土纯扭构件的破坏特征。答：素商品混凝土纯扭构件在纯扭状态下，杆件截面中产生剪应 力。对于素商品混凝土的纯扭构件，当主拉应力产生的拉应变超过商 品混凝土极限拉应变时，构件即开裂。第一条裂缝出现在构件的长边（侧而）中点，与构件轴线成 45deg;方向，斜裂缝出现后逐渐变宽以 螺旋型发展到构件顶而和底面，形成三面受拉开裂，一面受压的空间 斜曲而，直到受压侧而商品混凝土压坏，破坏面是一空间扭曲裂面,构件破坏突然，为脆性
4、破坏。种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性破坏以适筋构件受力状态作为设计的依据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一
5、过少时商品混3.在抗扭计算中有两个限值，0.7ft 和 0.25beta;cfc,它们起什么 作用？答：当符合下列条件：VT+le;0.7ft 则不需对构件进行剪扭承 载力计算，而根据 bhOWt 最小配筋率和构造要求配筋（纵向钢筋和篩筋）。在受扭构件设 计中，为了保证结构截面尺寸及商品混凝土材料强度不至于过小，为 了避免超筋破坏，对构件的截面尺寸规定了限制条件。商品混凝土 结构设计规范在试验的基础上，对 hw/ble;6 的钢筋商品混凝土构 件，规定截而限制条件如下式 当 hw/ble;4 时 VT+le;0.25bete;cfc bh00.8Wt 4在抗扭计算中，配筋强度比的 zeta;含
6、义是什么？起什么作用？有什么限制？答：参数 zeta;反映了受扭构件中抗扭纵筋和箍筋在数量上和强 度上的相对关系，称为纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋和箍筋的体 积比和强度比的乘积，面积，S 为篩筋的间距，对应于一个箍筋体积其中为截面内对称布置的全部纵筋截面面 积，则zeta;=为篩筋的单肢截面的纵筋体积为，；试验表明，只有当 zeta;值在种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进
7、而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性破坏以适筋构件受力状态作为设计的依据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一过少时商品混一定范围内时，才可保证构件破坏时纵筋和箍筋的强度都得 到充分利用,规范要求 zeta;值符合 0.6le；zeta;le;l 7 的条件,当 zeta;1.7 时，取 zeta;=2.7。5.从受扭构件的受力合理性看，采用螺旋式配筋比较合理，但 实际上
8、为什么采用封闭式箍筋加纵筋的形式？答：因为这种螺旋式钢筋施工复杂，也不能适应扭矩方向的改变,因此实际工程并不采用，而是采用沿构件截而周边均匀对称布置的纵 向钢筋和沿构件长度方向均匀布置的封闭箍筋作为抗扭钢筋，抗扭钢 筋的这种布置形式与构件正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力要 求布置的钢筋形式一致。6.商品混凝土结构设计规范是如何考虑弯矩、剪力、和扭 矩共同作用的？beta;t 的意义是什么？起什么作用？上下限是多少？答：实际工程的受扭构件中，大都是弯矩、剪力、扭矩共同作用 的。构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的，这种相互影响的 性质称为复合受力的相关性。由于构件受扭、受弯、受剪承载力之间
9、 的相互影响问题过于复杂，采用统一的相关方程来计算比较困难。为 了简化计算，商品混凝土结构设计规范对弯剪扭构件的计算采用 了对商品混凝土提供的抗力部分考虑相关性，而对钢筋提供的抗力部 分采用叠加的方法。beta;t=1.5(O.5le;beta;tle;VWtl+O.5TbhO 种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性
10、破坏以适筋构件受力状态作为设计的依据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一过少时商品混当 beta;t 小于 0.5 时，取 beta;t 等于 0.5;当 beta;t 大 1.0),beta;t 称为剪扭构件商品混凝土受扭承载力降低系数，于 1.0 时，取 beta;t 等于 l.Oo 7.受扭构件的配筋有哪些构造要求？答：有以下构造要求：(1).截面尺寸要求 在受扭构件设计中，为了保证结构截
11、面尺寸及商品混凝土材料强 度不至于过小，为了避免超筋破坏，对构件的截而尺寸规定了限制条 件。商品混凝土结构设计规范在试验的基础上，对 hw/ble;6 的钢 筋商品混凝土构件，规定截面限制条件如下式 当 hw/ble;4 时 VT+le;0.25beta;cfc(8-27)bh00.8Wt 当 hw/b=6 时 VT+le;0.20beta;cfc(8-28)bh00.8Wt 当 4Vhw/b6 时 按线性内插法确定。计算时如不满足上面公式的要求，则需加大构件截面尺寸，或提 高商品混凝土强度等级。(2).最小配筋率 种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭
12、构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性破坏以适筋构件受力状态作为设计的依据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一过少时商品混构在弯剪扭共同作用下，构件受剪及受扭篩筋最小配筋率为 rho;sv,mi
13、n 二 0.28ft；受扭 fyv 纵筋的最小配筋率为 rho;tl,min=最小配筋率叠加值。（3）.其他构造要求 Astl,minTft=0.6；纵筋最小配筋率应取抗弯及抗扭纵筋 bhVbfy 0d 或 50 图 8-14受扭配筋构造要求 受扭纵筋构造见图 8-14。沿截面周边布置的受扭纵向钢筋间距 S1 不大于 200mm 和梁截而短边长度；除应在梁截面四角设置受扭纵向 钢筋外，其余受扭纵向钢筋宜沿截面周边均匀布置。受扭纵向钢筋应 按受拉钢筋锚固在梁支座内。在弯剪扭构件中，配置在截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋，其截 而面积不应小于按受弯构件受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋面积 与按受扭纵向钢
14、筋配筋率计算分配到弯曲受拉边的钢筋截而面积之 和。箍筋的最大间距和最小直径应符合受剪构件要求。篩筋必须为封 闭式，且应沿截面周边布置；当采用复合篩筋时，位于截面内部箍筋 不应计入受扭所需篩筋而积。受扭所需篩筋的末端应作成 135deg;弯 钩，弯种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性破坏以适筋构件受力状态作为设计的依
15、据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一过少时商品混头平直段长度不小于 10d。&受扭构件中，受扭纵向钢筋为什么沿截而四周对称放置，并 且四角必须放置？答：由受扭构件受力分析可以知道，扭曲面是螺 旋形裂缝，至少在 3 个面上都有，所以这样布置就是利用纵向钢筋的 抗拉作用。种破坏形式各有什么特点计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏答钢筋商品混凝土纯扭构件有三种破坏形式受力特点如下适筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时在外扭矩作用下商品混凝土开裂并退出工作钢筋应力增加断开展最后形成构件三面受拉开裂一面受压的空间扭曲破坏而进而受压区商品混凝土被压碎而破坏种破坏与受弯构件适筋梁类似属延性破坏以适筋构件受力状态作为设计的依据超筋纯扭构件当纵向钢筋和篩筋配置过多或商品混凝土没有明显的破坏预兆钢筋未充分发挥作用属脆性破坏设计中应避免为了避免此种破坏商品混凝土结构设计规范对构件的截面尺寸作了限制间接限定抗扭钢筋最大用量少筋纯扭构件当纵向钢筋和箍筋配置过少或其中之一过少时商品混