鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計算.ppt

7 鋼筋混凝土受扭構(gòu)件承載力計算,本章主要介紹鋼筋混凝土矩形截面純扭構(gòu)件承載力、剪扭構(gòu)件承載力、彎扭構(gòu)件承載力、彎剪扭構(gòu)件承載力的計算和受扭構(gòu)件的構(gòu)造要求，重點是剪扭相關(guān)性和疊加原理。,本章提要,本 章 內(nèi) 容,7.1 概述 7.2 鋼筋混土矩形截面純扭構(gòu)件承載力 7.3 矩形截面剪扭和彎扭構(gòu)件承載力計算 7.4 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算,7.1 概述,截面上作用有扭矩的構(gòu)件稱為受扭構(gòu)件。如圖7.1所示的雨篷梁、框架的邊梁和廠房中的吊車梁等就是受扭構(gòu)件。 工程中的純扭構(gòu)件很少，一般同時在截面上作用有剪力和彎矩。如雨篷梁截面上同時有扭矩、剪力和彎矩。,7.1.1 工程中常見的受扭構(gòu)件,圖7.1 受扭構(gòu)件,如圖7.2(a)所示一純扭構(gòu)件。其破壞面為一個空間扭曲面（圖7.2(b)）。破壞為典型的脆性破壞。 素混凝土純扭構(gòu)件的承載力可按彈性理論方法和塑性理論方法求得。 按塑性理論并根據(jù)實測結(jié)果，規(guī)范給出素混凝土純扭構(gòu)件的抗扭承載力表達式為： Tu=0.7ftWt Wt=b2/6(3h-b),7.1.2 素混凝土純扭構(gòu)件的受力性能,圖7.2 素混凝土純扭構(gòu)件的破壞情形,在一般工程中均采用由橫向鋼筋和縱向鋼筋組成的受扭鋼筋骨架（圖7.3）來承擔(dān)扭矩的作用。 受扭箍筋的形式必須做成封閉式的，在兩端并應(yīng)有足夠的錨固長度。 沿截面周邊布置的受扭縱向鋼筋的間距不應(yīng)大于200mm和梁截面短邊長度；除應(yīng)在梁截面四角設(shè)置受扭縱向鋼筋外，其余受扭縱向鋼筋宜沿截面周邊均勻?qū)ΨQ布置。,7.1.3 受扭構(gòu)件的配筋形式,圖7.3 受扭構(gòu)件的配筋,7.2 鋼筋混土矩形截面純扭構(gòu)件承載力,按受扭鋼筋配筋情況的不同，鋼筋混凝土矩形截面純扭構(gòu)件的破壞特征可分為下列四種類型： （1） 當(dāng)箍筋和縱筋或者其中之一配置過少時，配筋構(gòu)件的抗扭承載力與素混凝土構(gòu)件沒有實質(zhì)性的差別，其破壞扭矩基本上與開裂扭矩相等。 （2） 當(dāng)構(gòu)件中的箍筋和縱筋配置適當(dāng)時，破壞前構(gòu)件上陸續(xù)出現(xiàn)多條與構(gòu)件軸線呈大約45角的螺旋裂縫。,7.2.1 構(gòu)件破壞特征,（3） 當(dāng)構(gòu)件中配置的箍筋或縱筋的數(shù)量過多時，在破壞時只有數(shù)量相對較少的那種鋼筋受拉屈服，而另一部分鋼筋則在破壞時達不到屈服點，故稱這種破壞為“部分超筋”情況，在工程中，這種破壞的構(gòu)件可以采用。 （4） 當(dāng)受扭箍筋和縱筋都配置得太多時，在兩者都未能達到屈服點以前，受壓邊混凝土被壓碎而構(gòu)件宣告破壞。,規(guī)范采用縱向鋼筋與箍筋的配筋強度比值進行控制（見圖7.4） ： 試驗表明，當(dāng)=0.52.0時，構(gòu)件在破壞前，受扭箍筋和受扭縱筋都能夠達到屈服強度。為了慎重起見，規(guī)范規(guī)定，值應(yīng)滿足下列條件： 0.61.7 且當(dāng)1.7時，取=1.7。,圖7.4 矩形受扭截面,根據(jù)試驗和理論分析表明：構(gòu)件受扭承載力是由混凝土和受扭鋼筋兩部分的承載力所構(gòu)成的，純扭構(gòu)件受扭承載力應(yīng)按下式計算：,7.2.2 矩形截面承載力計算,7.3 矩形截面剪扭和彎扭構(gòu)件承載力計算,當(dāng)受扭構(gòu)件同時存在剪力并在下列情況下時，可不考慮剪力和扭矩的作用： (1) 當(dāng)V0.35ftbh0或V0.875ftbh0/(+1)時，可不考慮剪力； (2) 當(dāng)T0.175ftWt時，則可不考慮扭矩; (3) 當(dāng)V/(bh0)+T/Wt0.7ft時，則可不進行構(gòu)件剪扭承載力的計算，僅需按最小配筋率和最小配箍率配置縱向鋼筋和配置箍筋。,7.3.1 矩形截面剪扭構(gòu)件承載力計算,試驗表明，同時受有剪力和扭矩的剪扭構(gòu)件，其受剪承載力Vu和受扭承載力Tu將隨剪力和扭矩的比值變化而變化。試驗結(jié)果亦指出，剪扭構(gòu)件的受剪承載力隨扭矩的增加而減小，而構(gòu)件的受扭承載力則隨剪力增大而減小，反之亦然。 對于一般剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)t，應(yīng)按下式計算： 當(dāng)t1.0時,取t=1; 當(dāng)t0.5時,取t=0.5。,7.3.1.1 受扭構(gòu)件承載力降低系數(shù),對集中荷載作用下的矩形截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件（包括作用有多種荷載，且其中集中荷載對支座截面或節(jié)點邊緣所產(chǎn)生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況），其t改用下式計算：,在引進t后，剪扭構(gòu)件的受剪、受扭承載力可分別計算。 1.剪扭構(gòu)件的受剪承載力 對于一般剪扭構(gòu)件，按 對于需考慮剪跨比的剪扭構(gòu)件，按 ,7.3.1.2 受扭構(gòu)件的剪扭承載力,(7.8),(7.9),2.剪扭構(gòu)件的受扭承載力 在式（7.5）的基礎(chǔ)上，考慮混凝土受扭承載力降低系數(shù)t，可得,3.剪扭構(gòu)件的箍筋用量 按式（7.8)、式（7.10)或式（7.9)、式（7.10)計算出的箍筋用量Asv/s及Ast1/s進行疊加，就得出滿足剪扭承載力所需的總箍筋用量，即： 箍筋的配筋率sv應(yīng)當(dāng)滿足：,同時承受彎矩和扭矩的構(gòu)件，叫彎扭構(gòu)件。 規(guī)范采用“疊加法”進行設(shè)計，分別按受彎構(gòu)件的正截面承載力計算自身縱筋量和按純扭構(gòu)件計算自身受扭鋼筋（縱筋和箍筋）量，并按如下方式配置（圖7.5）: （1） 按構(gòu)件受扭承載力得出的縱向鋼筋截面面積Astl應(yīng)沿構(gòu)件截面周邊均勻布置，其間距不應(yīng)大于200mm和梁的短邊尺寸，且截面的四角必須有縱向受扭鋼筋（圖7.5(b)）。,7.3.2 矩形截面彎扭構(gòu)件承載力計算,受扭縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)小于其最小配筋率： (2) 按構(gòu)件受彎承載力得出的縱向受力鋼筋面積As按受彎構(gòu)件要求配置，并應(yīng)滿足最小配筋率要求（圖7.5(a)）。 (3) 箍筋按受扭計算確定并應(yīng)滿足受彎構(gòu)件中的最小直徑和最大間距規(guī)定。 (4) 將1、2兩部分鋼筋的重疊部分合并在一起。,圖7.5 彎扭構(gòu)件縱向鋼筋疊加,(a) 受彎縱筋；(b) 受扭縱筋；(c) 疊加,7.4 矩形截面彎剪扭構(gòu)件承載力計算,（1） 驗算構(gòu)件的截面尺寸要求 （2） 計算彎矩作用下的配筋。 （3） 在剪力和扭矩共同作用下的配筋，可按上一節(jié)剪扭構(gòu)件進行。 （4） 進行截面設(shè)計時，構(gòu)件的配筋為第2步和第3步兩項鋼筋之和，并應(yīng)符合本章各節(jié)中之構(gòu)造規(guī)定。,7.4.1 計算方法,【例7.1】某框架邊梁截面尺寸bh=250mm600mm，承受彎矩設(shè)計值M=105kNm，剪力設(shè)計值V=60kN，扭矩設(shè)計值T=10kNm，混凝土強度等級C20(fc=9.6N/mm2，ft=1.1N/mm2），縱向鋼筋采用HRB335級鋼筋，箍筋采用HPB235級鋼筋，縱向鋼筋混凝土保護層厚度c=25mm。試求截面所需的受彎、受剪及受扭鋼筋，并繪出截面配筋圖。 【解】（1） 驗算截面尺寸。 設(shè)as=35mm，則h0=h-as=600-35=565mm。截面受扭塑性抵抗矩,7.4.2 設(shè)計實例,Wt=b2/6 (3h-b)=16.15106mm3 V/bh0+T/0.8Wt=1.198N/mm20.25cfc=2.4N/mm2 截面尺寸滿足要求。 （2） 驗算是否需考慮剪力。 V=60000N0.35ftbh0=54381.25N 故應(yīng)考慮剪力的影響。 （3） 驗算是否需考慮扭矩。 T=10106Nmm0.175ftWt=3.11106Nmm 故應(yīng)考慮扭矩的影響。,（4） 驗算是否需要進行受剪和受扭承載力計算。 V/bh0+T/Wt=1.04N/mm20.7ft=0.77N/mm2 故應(yīng)進行剪扭承載力計算。 （5） 計算受剪箍筋。 由式（7.6)可得： t=1.1171.0 取t=1.0。 由式（7.8)可得： Asv/s=0.038mm2/mm,(6) 計算受扭鋼筋。 bcor=250-50=200mm hcor=600-50=550mm ucor=2(200+550)=1500mm Acor=200550=110000mm2 取=1.2，則由式（7.10)可得： Ast1/s=0.124mm2/mm 由式(7.3)可得受扭縱筋量 Astl=156.24mm2,(7) 計算受彎縱向鋼筋。 s=M/1fcbh02=0.137 由附表10查得s=0.927。 則As=M/fysh0=668.25mm2 (8) 配置鋼筋并驗算條件。 箍筋用量 箍筋單肢總用量為 A*sv1/s=0.143mm2/mm 選用箍筋直徑為8，Asv1=50.3mm2，則s=50.3/0.143=351.7mm，取s=150mm。,驗算最小配箍率條件。 實際配箍率sv sv=nAsv1/bs=0.268% 最小配筋率 sv,min=0.28ft/fyv=0.146%sv(滿足要求） 確定縱筋用量 受扭縱筋最小配筋率驗算： tl=Astl/bh=0.104% tl，min=0.179%tl 故