8.2 弯剪扭构件
的增加而降低。
无腹筋
有腹筋
6.4.13《规范》弯剪扭构件的配筋计算
由于在弯矩、剪力和扭矩的共同作用下,构 件截面各项承载力是相互关联的,其相互影响 十分复杂,目前尚难统一计算。处理办法: ⑴为了工程应用方便,《规范》偏于安全地将 弯扭作用时,受弯所需的纵筋与受扭所需纵筋 分别计算后进行“简单叠加”; ⑵而对剪扭作用时,为避免构件混凝土部分的 抗力被重复使用,考虑混凝土抗力的“相关作 用”,箍筋的抗力则采用“简单叠加方法”。
⑶但对于顶部和底部纵筋对称布置情况,总是底部纵筋 先达到屈服,将不可能出现扭型破坏。
3、剪扭型破坏
M小,T和V占主 导
砼压碎破坏区
⑴裂缝从一个长边(T和V产生的剪应力方向一致的一侧)中点 开始出现,并向顶面和底面延伸,最后在另一侧长边混凝土压碎 而达到破坏。如配筋合适,破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达 到屈服。
8.4 弯剪扭构件的承载力计算
1、破坏形式
⑴弯矩、剪力、扭矩共同作用下的RC构件,其受力状 态是十分复杂的。
⑵构件破坏特征及承载力,与所作用的外部荷载和构 件本身有关。
⑶外部荷载,通常指扭弯比和扭剪比;
⑷构件的本身主要指:截面形状、尺寸、配筋及材料 强度。
⑸随外部荷载、构件本身的不同,截面可能出现不同 的破坏形态。
受剪承载力:
V
Vu
0.7v
f t bh0
f yv
nAsv1 s
h0
取
Vu
0.7(1.5 t )
f t bh0
f yv
nAsv1 s
h0
⑵集中荷载作用下的剪扭构件
受扭承载力《规范》6.4.8 :
T Tu 0.35t ftWt 1.2
f yv
Ast1 s
Acor
受剪承载力:
V
Vu
1.75 (1.5
f s A yv
cor
受剪承载力:
V
Vu
(1.5
t
)(
1.75
1
ftbh0
0.07N )
f yv
nAsv1 s
h0
8.6变形协调扭转
由前可知,规范提出的受扭承载力计算公式主要是对 平衡扭转而言的。过去的规范和工程中对变形协调扭转 都不做计算,只进行抗扭构造配筋。原因在于,变形协 调扭转的计算更为复杂,在理论上还没有较可行的计算 方法。
As' +Astl /3
箍筋配置 抗剪箍筋:nAssv1
+
As
=
Astl /3
Astl /3
Astl /3 As+Astl /3
抗扭箍筋:Ast1 s
4 Asv1
Ast1
s
s
《规范》9.2.10
2 Asv1 s
+
=
Asv1 + Ast1 ss
8.5 压、弯、剪、扭构件
由于轴向压力N的存在可以限制受扭斜裂缝的发展,提高受扭 承载力。规范在公式中考虑了这种有利影t bh0
f yv
nAsv1 s
h0
t
1.5
1 0.2( 1) V
Wt
T bh0
当βt<0.5时,取βt=0.5当 βt >1时, 取βt=1
⑶T形和I形截面《规范》6.4.9
① T形和I形截面剪扭构件受剪承载力 按前述公式计算,区别在于:计算βt 时,将公式中的 T及Wt分别用Tw及Wtw替代,即认为为T形和I形截面 的剪力全部由腹板来承担的。 ② T形和I形截面剪扭构件受扭承载力
s,min
tl,min
当T/Vb >2, 取T/Vb=2
tl,min 0.6
T Vb
ft fy
《规范》9.2.10
受扭纵筋除四角布 置外,其余受扭纵 筋应沿截面周边均 匀对称布置《规范》 9.2.5。
⑺截面上纵筋和箍筋的配置
纵筋配置 受弯纵筋As和A's, 抗扭纵筋: Astl
As'
Astl /3
受剪承载力:
V
Vu
1.75
1
(1.5
t
)
f t bh0
f yv
nAsv1 s
h0
受扭承载力:
T Tu 0.35h t ftWt 1.2
f yv
Ast1 s
Acor
t
1.5
1 0.2( 1) V
Wt
T bh0
当βt<0.5时,取βt=0.5 当βt>1时, 取βt=1 计算βt 时,将公式中的Wt 用 αhWt 替代。
6.4.13《规范》弯剪扭构件的配筋计算 1、弯、剪、扭构件配筋计算方法
⑴受弯纵筋计算
按受弯构件单独计算在弯矩设计值M作用下正截面所 需受弯纵筋As和A's。 ⑵剪扭配筋计算
按剪扭构件计算受剪所需的箍筋截面面积Asv / s和受扭 所需的箍筋截面面积Ast1 / s及受扭纵筋的总面积Astl。 ⑶全部钢筋的计算
别进行计算; (规范6.4.12)
③当扭矩T≤0.175ftWt时,可仅按受弯构件的正截面受
弯承载力和斜截面受剪承载力分别进行计算。 (规范6.4.12)
⑹适用条件和配筋构造
①受扭配筋的上限—截面尺寸控制条件
为避免配筋过多产生超筋破坏,剪扭构件的截面
应满足:
当hw / b(或hw/tw)≤4
V bh0
配筋情况有关,主要有三种破坏形式:弯型破坏、扭型
破坏、剪扭型破坏。
砼压碎破坏区
1、弯型破坏
发生条件: M大,T,V小
⑴ 构件底部,M和T形成的拉应力重合,裂缝首先在拉底面出现, 然后发展到两个侧面;破坏始于下部纵筋受拉屈服,直到上 部砼压碎。
(2) 受弯承载力因扭矩的存在而降低。
2、扭型破坏
T大,M和V小, 且 f y As 1
对于一般有腹筋剪扭构件,其受扭和受剪承载力可分 别表示为无腹筋部分和有腹筋部分的叠加,即:
Tu Tc Ts tTc0 Ts
Vu Vc Vs vVc0 Vs
式中:Ts和Vs分别为箍筋承担的扭矩和剪力,不考虑两 者的相关作用,而直接采用纯扭和受剪情况下箍筋的 计算值,分别计算后将配筋叠加,这样的处理既简单, 又偏于安全。
⑵当扭矩较大时,以受扭破坏为主;
⑶当剪力较大时,以受剪破坏为主。
⑷由于扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加, 因此抗扭承载力和抗剪承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承 载力,其相关作用关系曲线接近1/4圆。
由图可见,构件的抗扭能力随剪力的增加
3、剪扭型破坏 而降低,反之,构件的抗剪能力也随扭矩
叠加上述两者所需的纵向钢筋和箍筋截面面积,即得 弯剪扭构件的全部配筋面积。
2、剪扭构件混凝土承载力相关关系
由前所知,剪扭构件的相关关系为1/4圆弧,如图:
Tc0—无腹筋构件纯扭 时,砼的受扭承载力;
Vc /Vc0
Vc0 —无腹筋构件纯剪 时,砼的受剪承载力;
Tc —无腹筋构件剪扭同 时作用,受扭承载力;
f yAs
f y As 1
f yAs
砼压碎破坏区
⑴T和M引起顶部纵筋拉应力大于底部纵筋拉应力,构件 顶部首先开裂,裂缝向两侧面发展,构件顶部钢筋受拉 屈服,最后构件底部混凝土压碎,承载力由顶部纵筋拉 应力所控制。
⑵由于弯矩对顶部产生压应力,抵消了一部分扭矩产生 的拉应力,因此弯矩对受扭承载力有一定的提高。
1、对属于变形协调扭转的RC结构构件,在进行内力计 算时,可考虑因构件开裂,抗扭刚度降低而产生的内力 重分布,可将弹性分析得出的扭矩乘以合适的调幅系数。
2、经调幅后的扭矩,再按规范的受扭承载力公式进行 计算,确定所需的抗扭钢筋,并满足有关的配筋构造要 求。
⑸构造配筋的条件
①当满足以下条件时,可不进行受剪扭承载力计算,
仅按构造要求确定配筋(箍筋的最小配筋率、箍筋最
大间距、受扭纵筋的最小配筋率、受扭纵筋的最大间
距等)。
VT
bh0
Wt
0.7 ft
(规范6.4.2)
②当剪力V ≤0.35ftbh0或V ≤
0.875
1
ftbh0时,可仅按受
弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分
CD段,剪力影响很小,
Vc /Vc0≤0.5 ,取 Tc /Tc0 =1.0;
Tc /Tc0
BC段,0.5<Tc/Tc0<1.0取
取
t
Tc Tco
v
Vc Vc0
βt—无腹筋构件,剪扭作用时,受扭承载力降低系数;
βv—无腹筋构件,剪扭作用时,受剪承载力降低系数;
Tc Vc 1.5 Tc0 Vc0
8.4 弯剪扭构件的承载力计算
8.4.1破坏形式
V
M T
T
扭矩使纵筋产生拉应力,与受弯时钢筋拉应力叠加,使钢筋 拉应力增大,从而会使受弯承载力降低。 而扭矩和剪力产生的剪应力总会在构件的一个侧面上叠加, 因此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力。
弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和
Vc —无腹筋构件剪扭 同时作用,受剪承载力
Tc /Tc0
1/4圆弧的相关方程比较复 杂,为方便计算,规范采用 三折线来代替圆弧,
即用AB、BC、CD三段直 线来近似相关关系。
Vc /Vc0
Tc Vc 1.5 Tc0 Vc0
AB段,扭矩影响很小,
Tc /Tc0≤0.5 ,取 Vc /Vc0=1.0;
按规定划分为几个矩形块方法分别计算。其中,腹 板为剪扭构件,计算时,公式中的T及Wt分别用Tw 及Wtw替代。受压翼缘和受拉翼缘不考虑其承受剪 力,为纯扭构件,公式中的T及Wt分别用Tf’及Wtf’替 代,或Tf及Wtf替代。