钢筋混凝土受扭构1

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1、结构设计原理土木工程专业李章政博士教授7/18/20211有容德乃大，无欲心自闲宋词南乡子王安石自古帝王州，郁郁葱葱佳气浮。四百年来成一梦，堪愁，晋代衣冠成古丘。绕水恣行游，上尽层楼更上楼。往事悠悠君莫问，回头，栏外长江空自流。7/18/20212第8章混凝土受扭构件8.1受扭构件的受力特点及构造要求8.2混凝土矩形截面纯扭构件承载力计算8.3混凝土矩形截面弯剪扭构件承载力计算8.4混凝土T形I形截面受扭构件承载力计算7/18/202138.1受扭构件的受力特点及构造要求混凝土受扭纯扭构件复合受扭构件剪扭构件弯扭构件弯剪扭构件平衡扭转由荷载直接引起，由平衡方程求出扭矩

2、T协调扭转由相邻构件的位移受到该构件的约束而引起该构件的扭转，通过变形协调条件才能求出扭矩T……7/18/20214一、素混凝土纯扭构件受力特点弹性剪应力分布规律剪应力平行于周边最大剪应力发生在长边中点h/b1.01.21.51.752.02.53.04.06.010.00.2080.2190.2310.2390.2460.2580.2670.2820.2990.3130.3338.1.1纯扭构件的特点7/18/20215主应力与开裂扭矩主应力的大小与方向纯剪应力状态，主应力tp=cp=max主方向：与构件轴线成45开裂扭矩裂缝垂直于主拉应力方向，与构件轴线

3、大致成45夹角。以长边中点主拉应力达到混凝土的抗拉强度设计值作为开裂标志，计算的开裂扭矩7/18/20216钢筋石膏试件扭转破坏钢筋混凝土构件扭转试验现场7/18/20217理想塑性材料极限扭矩塑性力学理论，截面上的剪应力分成四个部分，计算合力偶实际材料非弹性，非理想塑性，故规范开裂扭矩取值为破坏面为三面开裂一面受压的斜曲面混凝土的抗扭承载力，取开裂扭矩的一半：7/18/20218二、钢筋混凝土纯扭构件受力特点适筋构件的抗扭机理开裂前，主要由混凝土承担扭矩，钢筋对提高受扭构件抗裂性能的作用不大开裂后，钢筋承担拉力，使构件受扭承载力大大提高。空间桁架模拟：纵向钢筋相当于

4、受拉弦杆箍筋相当于受拉腹杆裂缝之间接近构件表面一定厚度的混凝土则形成承担斜向压力的斜腹杆7/18/20219钢筋用量和受扭破坏的关系低配筋构件（适筋构件）（1）抗扭钢筋配置适中（2）纵筋和箍筋首先屈服，混凝土后压碎（3）延性破坏部分超配筋构件（1）纵筋和箍筋比率相差较大（2）配筋率小的纵筋或箍筋屈服，另一种钢筋不屈服（3）延性相对较小7/18/202110超配筋构件（1）抗扭纵筋和箍筋配置过多（2）钢筋不屈服，混凝土先压碎（3）脆性破坏（类似于超筋梁）少配筋构件（1）抗扭纵筋和箍筋配筋率过低（2）混凝土一开裂便破坏（3）钢筋不仅屈服，而且可能进入强化阶段（4）脆性破坏（

5、类似于少筋梁）7/18/202111纵筋和箍筋的配筋强度比纵筋、箍筋的体积比与强度比的乘积箍筋间距抗扭纵筋总截面面积混凝土核心部分截面周长箍筋单肢截面面积7/18/202112试验表明，在0.5~2.0范围内，构件破坏时受扭纵筋和箍筋基本上都能屈服。规范限制条件为：当>1.7时，取=1.7。当=1.2左右时，为钢筋达到屈服的最佳值。按变角度空间桁架模型分析，钢筋混凝土受扭构件极限扭矩的理论表达式为截面核心部分的面积7/18/202113三、变角度空间桁架理论基本假定混凝土只承受压力，作为桁架的斜腹杆，其倾角与配筋强度比有关，故名变角度纵筋和箍筋仅承受拉力，作

6、为桁架的弦杆和竖腹杆忽略核心混凝土的抗扭作用及钢筋的销栓作用7/18/202114受力分析混凝土压力Fc纵筋拉力Nstl箍筋拉力Nsv高度为hcor的侧面纵筋面积（均匀对称布置）纵筋拉力纵向长度hcorcot，该长度上箍筋面积箍筋拉力平衡条件hcorbcorhcorhcorcotNsvNstl/2Nstl/2FcNsvNstlFc(a)(b)(c)hcorcot7/18/202115平衡条件7/18/202116弹性薄壁杆件扭转剪力流由箍筋拉力计算hcorbcorhbttttqq极限扭矩取该值的0.6倍作为钢筋对抗扭承载力的贡献7/18/2021178.1.2弯

7、剪扭构件的受力特点一、承载力之间的相关性相关性概念弯、剪、扭属于复合受力状态一种承载能力会因另一种内力的存在而受影响，这种现象称为承载力之间的相关性相关性类型弯扭相关性（1）扭矩的作用使纵筋产生拉应力，加重了受弯构件纵向受拉钢筋的负担，降低了受弯承载力。扭矩越大，抗弯承载力降低越多7/18/202118（2）弯矩的存在，截面抗扭承载力也会下降（3）精确计算很难，实用方法是分别配筋，相应位置纵筋叠加剪扭相关性（1）两者剪应力在构件的一个侧面上是叠加的，所以一种内力的存在会使另一种承载下降。（2）受剪性能理论分析十分复杂，实际应用中不可行。（