第六章钢筋混凝土受扭构件承载力计算PPT课件

3、钢筋混凝土纯扭构件
①裂缝情况； ②钢筋情况； ③扭转角度情况； ④有无明显预兆？ ⑤什么性质破坏？
不同配筋率受扭构件破坏特征对比表
破坏类型
少筋破坏
适筋破坏
裂缝情况
一条主裂缝
多条螺旋裂缝 一条主裂缝
钢筋情况
钢筋屈服甚至拉断
纵筋和箍筋相继屈服
部分超筋破坏
多条螺旋裂缝 一条主裂缝
配置适量的先屈服， 配置过多的不屈服
超筋破坏
螺旋裂缝很多但 很细
纵筋和箍筋均未屈服
扭转角度
较小
较大
有一定 转角
较小
1）、矩形截面纯扭构件 a、按弹性理论
当主拉应力stp = tmax= ft 时，
tmax
T Wte
ft
Tcr,e ftWte
Wte 1 bh2 6
b、按塑性理论
对理想塑性材料，截面上某一 点达到强度时并不立即破坏，而是 保持极限应力继续变形，扭矩仍可 继续增加，直到截面上各点应力均 达到极限强度，才达到极限承载力。
扭构件 。
6.1.2 平衡扭转与协调扭转
1. 平衡扭转 2. 扭转由荷载引起，内扭矩为平衡外扭矩所必需，
如上述各梁。
2. 协调扭转或附加扭转 3. 扭转由变形引起，并由变形连续条件所决定。
如与次梁相连的边框架的主梁扭转。
本章主要讨论平衡扭转计算。 协调扭转可用构造钢筋或内力重分布方法处理。
平衡扭转
b/2
h
ft
h
ft ft
ft
ft
b
b
h
d1
d2 F1
F2
F2
F1 b
b/2
◆混凝土材料既非完全弹性，也不是理想塑性，而是介于 两者之间的弹塑性材料，因此开裂扭矩也是介于 Tcr,e 和 Tcr,p 之间。
◆为简便计算引入修正降低系数以考虑应力非完全塑性的 影响； 根据实验结果，修正系数系数在0.87~0.97之间； 《混凝土结构设计规范》为安全起见取为 0.7，开裂扭矩 的计算公为:
式中： Astl ––– 全部抗扭纵筋截面面积; ucor ––– 截面核心部分周长, ucor = 2(bcor + hcor)。
b2 6
(3hb)
h
b
hw
Wtf
hf2 2
(bf
b)
hf
bf
Wtf
h2f 2
(bf
b)
bf'
hf'
W t W twW tfW tf
Wtw
b2 6
(3hw
b)
h
b
hw
Wtf
hf2 6
(3bf
h'f
)
hf
bf
Wtf
h2f 6
(3bf
hf )
3）、箱形截面纯扭构件
bw
◆封闭的箱形截面，其抵抗扭矩的作用
bh
结论：纯扭构件的受扭承载力
a1 fc
x Mu
C=a1fc bx
Ts=
f y
As
受弯构件的力学模型
纵筋、箍筋承受拉力
斜裂缝间的砼条带受压
核芯部分砼退出工作
TVhbcorVbhcor
图 变角空间桁架模型
桁架 纯扭构件的力学模型—空间桁架模型
所以：矩形截面纯扭构件
T T T
u
c
s
z T0.3f5 tW t1.2
扭转的类型
约束扭转
静定的受扭构件，扭 矩是由荷载直接作用引 起，并由静力平衡条件 求得，而与抗扭刚度无 关，这种扭转称为平衡 扭转。
超静定受扭构件，扭 矩是由相邻构件间的转动 受到约束引起，并由转动 变形的连续条件所决定， 随抗扭刚度而变化，这种 扭转称为协调扭转。
6.1.3 抗扭钢筋的形式
抗弯 -— 纵向钢筋； 抗剪 —— 箍筋或箍筋+弯筋； 抗扭 —— 箍筋+沿截面周边
受压区
混凝土结构设计原理
塑性状态下能抵抗的扭矩为：
TU ftWt
…6-1
式中： Wt ––– 截面抗扭塑性抵抗矩;对于矩形截面
Wt
b2 6
3hb
…6-2
h为截面长边边长;b为截面短边边长。
2. 素混凝土纯扭构件
T0.7ftWt
…6-3

采用什么样的钢筋抵抗外扭矩？
分解为竖向（箍筋）和水平（纵筋）组成抗扭骨架。
➢ 熟悉钢筋混凝土受扭构件的构造要求。
一、基本概述
钢筋混凝土结构——四种基本构件
受弯构件 受压构件
受拉构件 受扭构件
§6.1 概 述
受扭构件与其它三种构件有何不同？
N
受弯构件
Nt
Nt
受拉构件
e0 N
As
As
受压构件
一、基本概述
受扭构件与其它三种构件有何不同？
雨篷
楼盖
受扭构件与其它三种构件有何不同？
混凝土结构设计原理
(第6章电子教案)
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第6章 钢筋混凝土受扭构件承载力计算
本章重点
➢ 了解受扭构件的分类和受扭构件开裂、 破坏过程 ；
➢ 掌握受扭构件的设计计算方法 ；
➢ 熟悉公路桥涵工程与建筑工程关于受扭 构件计算的相同与不同之处 ；
与同样尺寸的实心截面基本相同。
◆实际工程中，当截面尺寸较大时，往
hw
tw
h 往采用箱形截面，以减轻结构自重，
如桥梁中常采用的箱形截面梁。
◆为避免壁厚过薄对受力产生不利影响，
bh
规定壁厚tw≥bh/7，且hw/tw≤6。
bw
hw
tw
h
bh
bw
hw
tw
h
W t b6h 2(3hbh)b6w 2(3hwbw)
fAA yvs1 t cor s
…6-4
式中： s ––– 箍筋间距; Ast1 ––– 抗扭箍筋单肢截面面积; Acor ––– 截面核心部分面积, Acor = bcor × hcor;
z ––– 抗扭纵筋与抗扭箍筋的配筋强度比值;
z fy Astl s
f A u yv st1 cor
…6-5
➢若构件的轴线、荷载和支座反力都 在同一平面内，截面将产生（M、V、 Q）内力。
➢若构件的轴线、荷载和支座反力不 在同一平面内，截面将产生 T 内力。
工程实例
吊车梁
螺旋楼梯
工程实例
应考虑次梁对主梁的扭矩
§6.1 概 述
6.1.1 土木工程中常见的受扭构件
土木工程 受扭构件 的特点： 一般均为 弯、剪、
均匀布置的纵筋， 且箍筋与纵筋的比 例要适当。
6.1.4 受扭构件分类
纯扭
剪扭
土木工程中少见；
弯扭
弯剪扭：土木工程中常见 。
§6.2 建筑工程中受扭构件承载力计算
6.2.1 纯扭构件承载力计算
1. 理想弹塑性材料纯扭构件承载力
素混凝土纯扭构件： 先在某长边中点开裂
形成一螺旋形裂缝，一裂即坏 三边受拉，一边受压
Tcr0.7ftWt
b2 Wt 6 (3hb)
？
同一尺寸的纯扭构件按不同布置哪个的截面受扭塑 性抵抗矩大？
b
h b
b2 Wt 6 (3hb) b为矩形截面的短边尺寸
h
2）、带翼缘截面纯扭构件
b f'
hf'
h
≈
b
剪应力分布分区
简化剪应力分布分区
bf'
hf'
W t W twW tfW tf
Wtw