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受扭构件截面承载力计算

根据试验,当0.5≤ζ≤2.0时,破坏时纵筋和箍筋
都能达到屈服。但为了稳妥起见,《规范》规定
0.6≤ζ≤1.7。当ζ=1.2左右时,效果最佳。因此设计时
通常取ζ=1.2~1.3。
计算公式的适用条件
1)上限条件:为防止超筋破坏,受扭构件的截面尺寸不 能太小,受扭截面应符合下列条件,否则应加大截面尺寸
4.截面设计的主要步骤
① 验算截面尺寸; ② 验算构造配筋条件; ③ 确定计算方法,即是否可简化计算; ④ 根据M值计算受弯纵筋; ⑤ 根据V和T计算箍筋和抗扭纵筋; ⑥ 验算最小配筋率并使各种配筋符合《规范》构造要求。
受扭构件的配筋构造要求
受扭纵筋的根数和直径按受扭承载力计算确定, 切受扭纵筋应沿构件截面周边均匀对称布置 截面四角必须设置受扭纵筋 受扭纵筋的间距不应大于200mm和截面短边尺寸 受扭纵筋的接头与锚固应按受拉钢筋的构造要求 处理 梁内的梁侧纵向构造筋和架立筋也可以作为受扭 纵筋处理
受扭箍筋的要求
3)部分超筋破坏
由于受扭钢筋由箍筋和受扭纵筋两部分钢筋组成,当两 者配筋量相差过大时,会出现一个未达到屈服、另一个 达到屈服的部分超筋破坏情况。破坏过程有一定的延性, 但较适筋破坏的延性差。
4)超筋破坏
当箍筋和纵筋配置都过大时,则会在钢筋屈服前混凝土 就压坏,而纵筋和箍筋都不屈服,破坏突然,因而延性 差,类似于梁正截面设计时的超筋破坏。为受压脆性破 坏。受扭承载力取决于混凝土的抗压强度。设计中通过 规定最大配筋率或限制截面最小尺寸来避免。
2. 钢筋混凝土矩形截面
当扭矩很小时,混凝土未开裂,钢筋拉应力也很低, 构件受力性能类似于无筋混凝土截面。随着扭矩的增大, 在某薄弱截面的长边中点首先出现斜裂缝,此时扭矩稍 大于开裂扭矩Tcr。斜裂缝出现后,混凝土卸载,裂缝处 的主拉应力主要由钢筋承担,因而钢筋应力突然增大。 当构件配筋适中时,荷载可继续增加,随之在构件表面 形成连续或不连续的与纵轴线成约35º~55º的螺旋形裂 缝。扭矩达到一定值时,某一条螺旋形裂缝形成主裂缝, 与之相交的纵筋和箍筋达到屈服强度,截面三边受拉, 一边受压,最后混凝土被压碎而破坏。破裂面为一空间 曲面。

hw≤4.0时,属于一般的梁,应满足 b
T 0.8Wt
0.25c fc
当 hw=6.0时,属于薄腹梁,应满足 b
当4.0< hw <6.0时,按线性内插 b
T 0.8Wt

0.2c
fc
计算公式的适用条件
2)下限条件:为防止少筋破坏受扭纵筋和箍筋的配筋率 必须满足以下要求
抗扭纵筋最小配筋率为
在纯扭矩作用下,无筋矩形截面混凝土构件开裂前 具有与均质弹性材料类似的性质,截面长边中点剪应力 最大,在截面四角点处剪应力为零。当截面长边中点附 近最大主拉应变达到混凝土的极限拉应变时,构件就会 开裂。随着扭矩的增加,裂缝与构件纵轴线成450角向相 邻两个面延伸,最后构件三面开裂,一面受压,形成一 空间扭曲斜裂面而破坏。自开裂至构件破坏的过程短暂, 破坏突然,属于脆性破坏,抗扭承载力很低。
1. 计算公式
根据国内外试验研究的统计分析,在适筋破坏形势下, 建立钢筋混凝土矩形截面纯扭构件抗扭承载力计算公式,改 公式有混凝土受扭承载力和受扭钢筋的受扭承载力两部分组 成
T Tu 0.35 ftWt 1.2


f yv Ast1 s
Acor
式中 fyv——抗扭箍筋抗拉强度设计值; Ast1——抗扭箍筋的单肢截面面积, s ——抗扭箍筋的间距;
第六章 受扭构件承载力计算
凡在构件截面中有扭矩T作用的构件,称为受扭构件。工 程结构中,处于纯扭矩作用的情况是很少的,绝大多数都处于 弯矩、剪力、扭矩共同作用下的复合受扭情况。比如:
特点: 弯、剪、
扭构件 。
6.1 纯扭构件承载力计算
6.1.1 纯扭构件的试验分析
1. 无筋矩形截面(素混凝土截面)
Acor——截面核心部分面积,即由箍筋内表面所围成
的截面面积; Acor bcor hcor
bcor, hcor——分别为核心部分短边及长边尺寸; ζ——纵向钢筋与箍筋的配筋强度之比;
Astl s f y
Ast1 ucor f yv
fy——纵向钢筋抗拉强度设计值; Astl ——对称布置的全部纵向钢筋截面面积; U cor——截面核心部分周长。
一、开裂后的受力性能
■ 由主拉应力方向可见,受扭构件最有效的配筋 应形式是沿主拉应力迹线成螺旋形布置。
■ 但螺旋形配筋施工复杂,且不能适应变号扭矩 的作用。
■ 实际受扭构件的配筋是采用箍筋与抗扭纵筋形 成的空间配筋方式。
10.3 纯扭构件的承载力
试验表明,配置受扭钢筋对提高构件 的抗裂性能作用不大,但是斜裂缝出现后, 斜截面上的拉应力将有钢筋承担,因而能 使构件的受扭承载力大大提升。受扭钢筋 的数量,尤其是箍筋的数量及间距对受扭 构件的破坏形态影响很大。
stl ,min

Astl ,min bh
0.6
T Vb
ft fy
抗扭箍筋最小配筋率为
sv

Asv bs
sv,min 0.28
ft f yv
当符合下式要求时,表明混凝土可抵抗该扭矩,可 以不进行受扭承载力计算,仅需按受扭纵筋最小配 筋率来配置抗扭钢筋
Tcr 0.7 ftWt
截面破坏的几种形态
1)少筋破坏
当配筋数量过少时,配筋不足以承担混凝土开裂后释放的 拉应力,一旦开裂,将导致扭转角迅速增大,与受弯少筋 梁类似,呈受拉脆性破坏特征,受扭承载力取决于混凝土 的抗拉强度。设计中通过规定抗扭纵筋和箍筋的最小配筋 率来防止少筋破坏;
2)适筋破坏
对于箍筋和纵筋配置都合适的情况出现此种破坏。 ,与 临界(斜)裂缝相交的钢筋都能先达到屈服,然后混凝 土压坏,与受弯适筋梁的破坏类似,具有一定的延性。 破坏时的极限扭矩与配筋量有关,设计中通过规定抗扭 纵筋和箍筋的最小配筋率来防止少筋破坏
抗扭箍筋应做成封闭式,沿截面周边布置 当采用复合箍筋时,位于截面内部的箍筋 不应计入受扭计算所需的箍筋面积。 采用绑扎骨架时,箍筋末端应做成1350的 弯钩,弯钩端头平直段长度不小于10d 抗扭箍筋的直径和最大箍筋间距均应满足承载力计算
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