钢筋混凝土结构辅导知识.doc

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1、钢筋混凝土结构辅导资料十二主题：第八章受扭构件的截面承载力计算的辅导资料——本周对第八章的重点难点进行分析和讲解。学习时间：2011年1月3日－1月9日内容：这周我们先学习第八章。吊车梁、雨篷梁、平面曲梁或折梁、现浇框架边梁、螺旋楼梯等结构构件，在荷载作用下截面上除有弯矩和剪力作用外，还有扭矩作用。本章就是讲述承受扭矩的钢筋混凝土构件（包括纯扭、剪扭、弯剪扭构件）的承载力。学习的目的和要求如下：1．理解钢筋混凝土纯扭构件的受力特点及破坏形态；2．理解变角空间桁架机理；3．掌握矩形截面纯扭、弯扭构件的截面计算方法；4．掌握受扭构件配筋的主要构造要求，剪扭构件和

2、弯剪扭构件中箍筋的计算方法也应注意。本周知识点：变角空间桁架机理，钢筋混凝土纯扭构件的受力特点和破坏形态。本周内容共包含两大部分：第一部分是知识点讲解，第二部分是本周练习题，包含了本周学习的知识点，题型以考试题型为主。第一部分、本周主要内容讲解及补充一、概述吊车梁、雨篷梁、平面曲梁或折粱及与其他梁整浇的现浇框架边梁、螺旋楼梯等结构构件在荷载的作用下，截面上除有弯矩和剪力作用外，还有扭矩作用。图1平衡扭转与协调扭转在扭矩的作用下，构件将发生扭转。构件的扭转可分为如下两种类型：如果构件的扭转是由荷载的直接作用所引起，构件的内扭矩是用以平衡外扭矩，即满足静力平衡条

3、件所必需时称为平衡扭转。如果构件的扭转是由于变形所引起，并由结构的变形连续条件所决定时，称为协调扭转或附加扭转。图1（a）所示的吊车梁，在吊车轮压的偏心作用或水平制动力的作用下，截面上除产生弯矩和剪力外，还有扭矩，以平衡外扭矩，此种扭转称为平衡扭转。图2（b）所示钢筋混凝土框架中与次梁一起整浇的边框架边梁，当次梁在荷载作用下弯曲时，边梁由于具有一定的抗扭刚度而对次梁梁端的转动产生约束作用。按弹性分析，由次梁与边梁相交处转角的变形协调条件，可以确定由于边梁的弹性约束作用而引起的次梁梁端转动的约束作用就越大，边梁自身受到的扭矩作用也越大，这类扭转一般称为“协调扭

4、转”。平衡扭转与协调扭转的一个重要区别是平衡扭转的扭矩不随构件刚度的变化而改变，而且协调扭转的扭矩会随构件刚度变化而改变。以图2(b)所示的现浇框架边梁为例，梁在开裂后，由于次梁抗弯刚度特别是框架边梁抗扭刚度发生厂显著的变化，次梁和边梁产生了内力重新分布，此时边梁的扭转角急剧增大，因而作用于边梁的外扭矩迅速减小。受扭构件根据截面上存在的内力情况可分为纯扭、剪扭、弯剪扭等多种受力情况。在建筑工程中，纯扭、剪扭和弯扭的受力情况较少，弯剪扭的受力情况较多。二、纯扭构件的试验研究（一）裂缝出现前的性能钢筋混凝土构件在扭矩作用时，由材料力学公式可知：构件的正截面上仅有

5、剪应力作用，截面形心处剪应力值等于零，截面边缘处剪应力值较大，其中长边中点处剪应力值最大。在裂缝出现以前，构件的受力性能大体符合圣维南弹性扭转理论。在扭矩较小时，其扭矩——扭转角曲线为直线，扭转刚度与弹性理论的计算值十分接近，纵筋和箍筋的应力都很小，随着扭矩的增大，混凝土的塑性性能逐渐显现，扭矩—扭转角()曲线偏离弹性理论直线，当扭矩接近开裂扭矩时，偏离程度加大。图2纯扭构件曲线（二）裂缝出现后的性能试验表明：当构件截面的主拉应力大于混凝土的抗拉强度时，出现与构件轴线呈45°方向的斜裂缝。初始裂缝一般发生在剪应力最大处，即截面长边中点。此后，这条初始裂缝逐渐

6、向两端延伸至短边截面形成螺旋状裂缝并相继出现许多新的螺旋状裂缝。裂缝出现时，部分混凝土退出工作，受扭钢筋应力明显增加，扭转角显著增大。原有的截面受力平衡状态被打破，带有裂缝的混凝土和受扭钢筋组成新的受力体系，构成新的平衡状态。此时，构件截面的抗扭刚度显著降低，受扭钢筋用量愈少，抗扭刚度降低愈多。如图3所示，随着扭矩不断加大，混凝土和钢筋的应力不断增长，直至构件破坏。试验还表明，受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率大小有关，可以分为少筋破坏、适筋破坏、部分超筋破坏和超筋破坏四类。1.少筋破坏当构件的抗扭纵筋和抗扭箍筋配置数量均过少时，一旦裂缝出现，纵

7、筋和箍筋即刻达到屈服强度而且可能进入强化阶段、甚至拉断，构件立即发生破坏，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁破坏，属于脆性破坏，在设计中应予以避免。2.适筋破坏当构件的抗扭纵筋和抗扭箍筋配置数量适当时，裂缝出现后，纵筋和箍筋的应力随着扭矩增大而不断增加，先后达到屈服强度，而后混凝土被压碎，构件破坏，其破坏特征类似于受弯构件的适筋梁破坏，属于延性破坏，这种破坏形态作为设计的依据。3.部分超筋破坏当构件的抗扭纵筋和抗扭箍筋配置数量比率相差较大时，构件发生破坏会出现抗扭纵筋或抗扭箍筋的其中一种钢筋屈服，哪种钢筋配筋率小，哪种钢筋屈服。破坏时具有一定的延性，但较适筋破

8、坏时小。4.超筋破坏当构件的抗扭纵筋和抗扭箍筋配置数