弯剪扭构件讲义

第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件 弯剪扭构件的承载力计算弯剪扭构件的承载力计算一、破坏形式一、破坏形式 P.196P.196TVTM扭矩扭矩使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋使纵筋产生拉应力，与受弯时钢筋拉应力叠加，使钢筋拉应力增大，拉应力增大，从而会使受弯承载力降低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，因此此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力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配筋情况弯剪扭构件的破坏形态与三个外力之间的比例关系和配筋情况有关，主要有三种破坏形式有关，主要有三种破坏形式：弯型破坏弯型破坏：第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时当弯矩较大，扭矩和剪力均较小时，弯矩起主导作用；，弯矩起主导作用；裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面；裂缝首先在弯曲受拉底面出现，然后发展到两个侧面；底底部部纵纵筋筋同同时时受受弯弯矩矩和和扭扭矩矩产产生生拉拉应应力力的的叠叠加加，如如底底部部纵纵筋筋不不是是很多时，则很多时，则破坏始于底部纵筋屈服破坏始于底部纵筋屈服，承载力受底部纵筋控制。，承载力受底部纵筋控制。受弯承载力因扭矩的存在而降低受弯承载力因扭矩的存在而降低。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件扭型破坏扭型破坏：当扭矩较大当扭矩较大,弯矩和剪力较小弯矩和剪力较小,且顶部纵筋小于底部纵筋时发生；且顶部纵筋小于底部纵筋时发生；扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，所扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩引起的压应力很小，所以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件以导致顶部纵筋拉应力大于底部纵筋，构件破坏是由于顶部纵筋破坏是由于顶部纵筋先达到屈服先达到屈服，然后底部混凝土压碎，承载力由顶部纵筋拉应力所，然后底部混凝土压碎，承载力由顶部纵筋拉应力所控制；控制；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，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，因此因此弯矩对受扭承载力有一定的提高弯矩对受扭承载力有一定的提高。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，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。将不可能出现扭型破坏。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件剪扭型破坏剪扭型破坏：当弯矩较小当弯矩较小，对构件的承载力不起控制作用，构件主要在扭矩和，对构件的承载力不起控制作用，构件主要在扭矩和剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破坏。剪力共同作用下产生剪扭型或扭剪型的受剪破坏。裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）中点开始出现，并向顶裂缝从一个长边（剪力方向一致的一侧）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。筋合适，破坏时与斜裂缝相交的纵筋和箍筋达到屈服。当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以受剪破坏为主。当剪力较大时，以受剪破坏为主。由于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，因此此承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力承载力总是小于剪力和扭矩单独作用的承载力，其相关作用关其相关作用关系曲线接近系曲线接近1/4圆圆。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件二、二、规范规范弯剪扭构件的配筋计算弯剪扭构件的配筋计算 P.198P.198 由于在由于在弯矩弯矩、剪力剪力和和扭矩扭矩的共同作用下，各项承载力是相互关的共同作用下，各项承载力是相互关联的，其相互影响十分复杂。联的，其相互影响十分复杂。为了简化为了简化，规范规范偏于安全地将受弯所需的纵筋与受扭所需纵偏于安全地将受弯所需的纵筋与受扭所需纵筋分别计算后进行叠加筋分别计算后进行叠加；而对而对剪扭作用，剪扭作用，为避免混凝土部分的抗为避免混凝土部分的抗力被重复利用，考虑混凝土项的相关作用力被重复利用，考虑混凝土项的相关作用，箍筋的贡献则采用简，箍筋的贡献则采用简单叠加方法。单叠加方法。具体方法如下具体方法如下：1 1、受弯纵筋计算、受弯纵筋计算受弯纵筋受弯纵筋As和和As按弯矩设计值按弯矩设计值M由正截面受弯承载力计算确定。由正截面受弯承载力计算确定。2 2、剪扭配筋计算、剪扭配筋计算 对于剪扭共同作用，对于剪扭共同作用，规范规范采用采用混凝土部分混凝土部分承载力承载力相关相关，箍箍筋部分筋部分承载力承载力叠加叠加的方法。的方法。第九章 受扭构件9.4 压弯剪扭构件受弯构件承载力：受弯构件承载力：受剪构件承载力：受剪构件承载力：受扭构件承载力：受扭构件承载力：弯弯、剪剪、扭扭构构件件承承载载力力只只考考虑虑单单独独由由混混凝凝土土提提供供的的承承载载力力部部分分的的相相关关性性，而而由由混混凝凝土土与与钢钢筋筋或或钢钢筋筋单单独独提提供供的的承承载载力力可可简简单单叠加，不受其它作用的影响。叠加，不受其它作用的影响。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件混凝土部分承载力相关关系可近似取混凝土部分承载力相关关系可近似取1/4圆圆取取并近似取并近似取b bt 混凝土混凝土受扭受扭承载力降低系数承载力降低系数b bv 混凝土混凝土受剪受剪承载力降低系数承载力降低系数第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件也可采用也可采用AB、BC、CD三段直线三段直线来近似相关关系。来近似相关关系。AB段段，b bv=Vc/Vc00.5，剪力的影，剪力的影响很小，取响很小，取b bt=Tc/Tc0=1.0；CD段段，b bt=Tc/Tc00.5，扭矩影响，扭矩影响很小，取很小，取b bc=Vc/Vc0=1.0；BC段段直线为，直线为，注意：此时注意：此时b bt 和和b bv的范围为的范围为0.51.0第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件对于一般剪扭构件，对于一般剪扭构件，P.163P.163(8-34)(8-34)第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件对于集中荷载作用下的剪扭构件对于集中荷载作用下的剪扭构件第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件为避免配筋过多产生超筋破坏为避免配筋过多产生超筋破坏，剪扭构件的截面应满足，剪扭构件的截面应满足:当满足以下条件时当满足以下条件时，可不进行受剪扭承载力计算，仅按最小配可不进行受剪扭承载力计算，仅按最小配筋率和构造要求确定配筋。筋率和构造要求确定配筋。1、当剪力当剪力V 0.35ftbh0或或V ftbh0时时，可仅按受弯构件的，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别进行计算；正截面受弯承载力和纯扭构件的受扭承载力分别进行计算；2、当扭矩当扭矩T0.175ftWt时时，可仅按受弯构件的正截面受弯承载，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。力和斜截面受剪承载力分别进行计算。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件受弯纵筋受弯纵筋As和和AsAsAsAstl/3Astl/3Astl/3+=As+Astl/3As+Astl/3Astl/3抗扭纵筋：抗扭纵筋：受扭纵筋的配置方法：受扭纵筋的配置方法：按纵筋间距按纵筋间距200，确定一排钢筋的根数及钢筋的排数，从而确，确定一排钢筋的根数及钢筋的排数，从而确定出所需配置的受扭钢筋总根数，再根据计算面积确定每根钢定出所需配置的受扭钢筋总根数，再根据计算面积确定每根钢筋的面积和直径。筋的面积和直径。受弯、扭边的钢筋应在受弯、扭边的钢筋应在计算面积叠加计算面积叠加后统一配筋。后统一配筋。第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件抗扭箍筋：抗扭箍筋：sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst1抗剪箍筋：抗剪箍筋：第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件受弯纵筋受弯纵筋As和和As抗扭箍筋：抗扭箍筋：AsAsAstl/3Astl/3Astl/3+=As+Astl/3As+Astl/3Astl/3sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst1抗扭纵筋：抗扭纵筋：抗剪箍筋：抗剪箍筋：第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件抗扭箍筋：抗扭箍筋：sAst14sAsv1+=2sAsv1sAsv1+sAst1抗剪箍筋：抗剪箍筋：第九章 受扭构件9.3 弯剪扭构件对于弯剪扭构件，为防止少筋破坏对于弯剪扭构件，为防止少筋破坏按面积计算的箍筋配筋率按面积计算的箍筋配筋率纵向钢筋的配筋率纵向钢筋的配筋率当截面采用复合箍筋时，计算受扭构件的配箍率当截面采用复合箍筋时，计算受扭构件的配箍率不应计不应计入位于截面内部的箍筋。入位于截面内部的箍筋。第九章 受扭构件9.4 压弯剪扭构件9.4 9.4 压、弯、剪、扭构件压、弯、剪、扭构件 对于在对于在轴向压力轴向压力、弯矩弯矩、剪力剪力和和扭矩扭矩共同作用下的钢筋混凝共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架柱，其配筋计算方法与弯剪扭构件相同，即土矩形截面框架柱，其配筋计算方法与弯剪扭构件相同，即 按轴压力和弯矩进行正截面承载力计算确定纵筋按轴压力和弯矩进行正截面承载力计算确定纵筋As和和As；按剪扭承载力按下式计算确定配筋，然后再将钢筋叠加。按剪扭承载力按下式计算确定配筋，然后再将钢筋叠加。习题：习题：P.207 10-2第九章 受扭构件9.4 压弯剪扭构件