(VIP专享)007受扭构件承载力计算2课件.ppt
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- VIP专享 VIP 专享 007 构件 承载力 计算 课件
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1、1 11.1.了解受扭构件的分类和开裂、破坏机理;了解受扭构件的分类和开裂、破坏机理;3.3.掌握弯剪扭构件承载力设计计算方法;掌握弯剪扭构件承载力设计计算方法;2.2.了解矩形截面纯扭构件承载力计算;了解矩形截面纯扭构件承载力计算;4.4.了解钢筋混凝土受扭构件的构造要求了解钢筋混凝土受扭构件的构造要求;5.掌握掌握雨篷的设计方法和雨篷的设计方法和构造要求。构造要求。2 2第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算第三节第三节 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算第四节第四节 雨雨 篷篷第一节第一节 概概 述述 在钢筋混凝土结构中,仅承受扭矩作用的在钢筋混凝土结构
2、中,仅承受扭矩作用的纯扭纯扭构构件在实际工程中件在实际工程中很少很少,一般都是在弯矩、剪力、扭矩,一般都是在弯矩、剪力、扭矩共同作用下的共同作用下的复合受扭构件。复合受扭构件。3 3第一节第一节 概概 述述 按照构件的受力状态分类:受扭构件分为按照构件的受力状态分类:受扭构件分为纯扭纯扭、剪扭剪扭、弯扭弯扭和和弯剪扭弯剪扭四种情况,其中以四种情况,其中以弯剪扭弯剪扭最为常最为常见。见。受扭构件受扭构件是指在截面上具有扭矩作用的构件。是指在截面上具有扭矩作用的构件。受受扭构件的工程的应用扭构件的工程的应用吊车梁、框架中的边梁、雨蓬梁等,都属于弯剪吊车梁、框架中的边梁、雨蓬梁等,都属于弯剪扭复合受
3、扭构件扭复合受扭构件边梁示意图边梁示意图吊车梁示意图吊车梁示意图第二节第二节 矩形截面纯扭构件承载力计算矩形截面纯扭构件承载力计算5 5 由材料力学可知,矩形截面纯扭构件在其截面上由材料力学可知,矩形截面纯扭构件在其截面上剪应力分布如下图所示。剪应力分布如下图所示。最大剪应力最大剪应力发生在截面发生在截面长边长边中点中点。一一.钢筋混凝土矩形纯扭构件的开裂扭矩钢筋混凝土矩形纯扭构件的开裂扭矩 由于受扭构件混凝土即将出现裂缝时,混由于受扭构件混凝土即将出现裂缝时,混凝土极限拉应变很小,钢筋的应力很小,钢筋凝土极限拉应变很小,钢筋的应力很小,钢筋的配置对构件提高开裂扭矩作用不大,因此在的配置对构件
4、提高开裂扭矩作用不大,因此在进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响,进行开裂扭矩计算时可忽略钢筋的影响,按素按素混凝土构件进行计算混凝土构件进行计算。按照弹性理论,当主拉应力即最大剪应力达按照弹性理论,当主拉应力即最大剪应力达到混凝土的抗拉强度值时,构件即将出现裂缝,到混凝土的抗拉强度值时,构件即将出现裂缝,此时的扭矩为此时的扭矩为开裂扭矩开裂扭矩 。6 6tttcrfWfbhbT)3(62 混凝土材料并非理想弹塑性材料。混凝土材料并非理想弹塑性材料。根据受扭钢筋配筋量的不同可分为以下三种类型根据受扭钢筋配筋量的不同可分为以下三种类型的破坏形态:的破坏形态:7 7二、纯扭构件承载力计算二、纯扭构件
5、承载力计算1.1.配筋方式配筋方式 受扭构件一般都采用封闭受扭构件一般都采用封闭受扭箍筋受扭箍筋与与受扭纵筋受扭纵筋形成的空形成的空间骨架来承担扭矩。间骨架来承担扭矩。抗扭钢筋示意图抗扭钢筋示意图2.2.破坏形态破坏形态少筋破坏:少筋破坏:适筋破坏适筋破坏:超筋破坏超筋破坏:8 8 预防措施:预防措施:通过计算确定受扭钢筋和受扭箍筋。通过计算确定受扭钢筋和受扭箍筋。破坏特征:破坏特征:在扭矩作用下,构件出现螺旋状裂缝;裂在扭矩作用下,构件出现螺旋状裂缝;裂缝处原来由混凝土承担的拉力将转由钢筋承担。直到缝处原来由混凝土承担的拉力将转由钢筋承担。直到受扭纵筋及箍筋均达到屈服强度后,混凝土才被压碎,
6、受扭纵筋及箍筋均达到屈服强度后,混凝土才被压碎,构件破坏有较明显的预兆。属于延性破坏。构件破坏有较明显的预兆。属于延性破坏。(1 1)适筋破坏)适筋破坏产生条件:产生条件:受扭纵筋与受扭纵筋与受扭受扭箍筋的箍筋的配置配置适中适中。受扭承载力取决于受扭钢筋受扭承载力取决于受扭钢筋配筋量数量。配筋量数量。9 9 预防措施:预防措施:限制限制受扭钢筋受扭钢筋最小配筋率和最大箍筋间最小配筋率和最大箍筋间距。距。破坏特征:破坏特征:由于钢筋不足以承担混凝土开裂后转移由于钢筋不足以承担混凝土开裂后转移来的拉力,使裂缝迅速向相邻面延伸,最后构件受来的拉力,使裂缝迅速向相邻面延伸,最后构件受压破坏。破坏过程迅
7、速而突然,属于脆性破坏。压破坏。破坏过程迅速而突然,属于脆性破坏。(2 2)少筋破坏)少筋破坏产生条件:产生条件:受扭箍筋和受扭纵筋配置过少或配筋受扭箍筋和受扭纵筋配置过少或配筋间距过大。间距过大。受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度受扭承载力取决于混凝土的抗拉强度。设计时应避免出现设计时应避免出现1010 预防措施:预防措施:限制受扭钢筋的最大配筋率或构件最小限制受扭钢筋的最大配筋率或构件最小截面尺寸。截面尺寸。破坏特征:破坏特征:构件受扭开裂后,螺旋裂缝多而密,在构件受扭开裂后,螺旋裂缝多而密,在纵筋和箍筋均未达到屈服强度时,构件由于裂缝之纵筋和箍筋均未达到屈服强度时,构件由于裂缝之间混凝土被
8、压碎而破坏。坏过程迅速而突然,属于间混凝土被压碎而破坏。坏过程迅速而突然,属于脆性破坏。脆性破坏。(3 3)超筋破坏)超筋破坏产生条件:产生条件:受扭箍筋和受扭纵筋配置过多。受扭箍筋和受扭纵筋配置过多。受扭承载力取决于截面尺寸和混凝土抗压强度。受扭承载力取决于截面尺寸和混凝土抗压强度。设计时应避免出现设计时应避免出现3.3.矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力 钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力由钢筋混凝土纯扭构件的受扭承载力由混凝土的混凝土的抗扭承载力抗扭承载力T Tc c和和箍筋与纵筋的受扭承载力箍筋与纵筋的受扭承载力T Ts s两部分两部分构成:构成:Tu=Tc+Ts混凝
9、土的受扭承载力和箍筋与纵筋的受扭承载力混凝土的受扭承载力和箍筋与纵筋的受扭承载力并非彼此完全独立的变量,而是相互关联的。并非彼此完全独立的变量,而是相互关联的。混凝土的抗扭作用混凝土的抗扭作用 箍筋与纵筋的抗扭作用箍筋与纵筋的抗扭作用 纵筋与箍筋强度比纵筋与箍筋强度比3.3.矩形截面纯扭构件的受扭承载力矩形截面纯扭构件的受扭承载力1212 根据根据适筋破坏适筋破坏形态,承载力计算公式为:形态,承载力计算公式为:coryvstttuAsfAfWT1 12 21 135350 0.为保证纵筋、箍筋均能屈服,建议取为保证纵筋、箍筋均能屈服,建议取0.6 0.6 1.71.7,1.7 1.7 时,取时
10、,取=1.7=1.7,常用值为常用值为1.01.0 1.31.3corcorcorhbA 式中:式中:)(corcorcorhbu 2 2yvycorststlffuAsA14.4.构造要求构造要求Ast/3Ast/3Ast/313510d受扭纵筋受扭纵筋沿截面均匀布置沿截面均匀布置,且,且在截面四角必须设置纵筋在截面四角必须设置纵筋,纵筋间,纵筋间距不应大于距不应大于200mm200mm和截面短边长度。和截面短边长度。受扭纵筋的接头与锚固均应按受扭纵筋的接头与锚固均应按受拉钢筋的构造要求处理。受拉钢筋的构造要求处理。受扭箍筋带受扭箍筋带135135的弯钩;的弯钩;当采用复合箍时,位于内部的箍
11、当采用复合箍时,位于内部的箍筋不应计入受扭箍筋的面积。筋不应计入受扭箍筋的面积。(1 1)受扭纵筋)受扭纵筋()受扭箍筋()受扭箍筋14第三节第三节 弯剪扭构件承载力计算弯剪扭构件承载力计算 试验表明试验表明:受弯构件同时受到扭矩作用时,受弯构件同时受到扭矩作用时,扭矩的存在使纵筋产生拉应力,加重了受弯扭矩的存在使纵筋产生拉应力,加重了受弯构件纵向受拉钢筋的负担,使其应力提前到构件纵向受拉钢筋的负担,使其应力提前到达屈服强度,因而降低了达屈服强度,因而降低了受弯承载能力。受弯承载能力。一、一、扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响扭矩对受弯、受剪构件承载力的影响承载力之间承载力之间的相关性的相关性1
12、.1.弯矩和扭矩弯矩和扭矩的相关性的相关性152.2.剪力和扭矩的相关性剪力和扭矩的相关性 试验表明试验表明:对于同时对于同时受到剪力和扭矩受到剪力和扭矩作用的构件,作用的构件,由于二者的剪应力在构件的由于二者的剪应力在构件的一个侧面上是相互叠加的,所以一个侧面上是相互叠加的,所以承载力低承载力低于剪力或扭矩单独作用时的承载力于剪力或扭矩单独作用时的承载力。工程上把这种相互影响的性质称为构件工程上把这种相互影响的性质称为构件各承载力各承载力之间的相关性。之间的相关性。试验表明:在试验表明:在弯矩弯矩、剪力剪力和和扭矩扭矩的共同作用下,的共同作用下,各项承载力相互关联,相互影响十分复杂。各项承载
13、力相互关联,相互影响十分复杂。二、弯剪扭构件的承载力二、弯剪扭构件的承载力规范规范建议的简化方法建议的简化方法:1 1)弯扭作用时:)弯扭作用时:不考虑弯、扭的相关作用不考虑弯、扭的相关作用分别计算其抗弯和抗扭承载力。分别计算其抗弯和抗扭承载力。对钢筋混凝土矩形截面对钢筋混凝土矩形截面弯剪扭弯剪扭构件,其构件,其纵向钢纵向钢筋筋应按弯扭构件的受弯、受扭承载力分别计算所需应按弯扭构件的受弯、受扭承载力分别计算所需的的纵筋面积之和配置。纵筋面积之和配置。2 2)弯剪扭作用时:)弯剪扭作用时:按按剪扭构件的承载力剪扭构件的承载力和和弯扭构件的承载弯扭构件的承载力力分别考虑分别考虑 为了防止为了防止混
14、凝土混凝土双重利用而降低承载能力,双重利用而降低承载能力,规范规范规规定采用混凝土受扭承载力降低系数定采用混凝土受扭承载力降低系数 来考虑剪扭共同作用来考虑剪扭共同作用的影响。的影响。t 其纵向钢筋应按弯扭构件的受弯、受其纵向钢筋应按弯扭构件的受弯、受扭承载力分别计算所需的纵筋面积之和配置扭承载力分别计算所需的纵筋面积之和配置;其箍筋应按剪其箍筋应按剪扭构件的受剪、受扭承载力分别计算所需的箍筋截面面积之扭构件的受剪、受扭承载力分别计算所需的箍筋截面面积之和进行配置。和进行配置。0 05 50 01 15 51 1TbhVWtt.当集中荷载为主时当集中荷载为主时0 01 12 20 01 15
15、51 1TbhVWtt)(.。时时,取取当当;时时,取取当当为为计计算算截截面面的的剪剪跨跨比比,3 33 35 51 15 51 1 .当当t t 0.5 1.0 1.0时,取时,取t t=1.0=1.0。当均布荷载为主时当均布荷载为主时混凝土受扭承载力降低系数混凝土受扭承载力降低系数 计算公式为:计算公式为:t 对于钢筋混凝土矩形截面弯剪扭构件,对于钢筋混凝土矩形截面弯剪扭构件,其其纵向钢筋纵向钢筋应按应按弯扭构件的弯扭构件的受弯、受扭承载力分别受弯、受扭承载力分别计算所需的纵筋面积之和配置计算所需的纵筋面积之和配置;其其箍筋箍筋应按应按剪扭构剪扭构件件的受剪、受扭承载力分别计算所需的箍筋
16、截面面的受剪、受扭承载力分别计算所需的箍筋截面面积之和进行配置。积之和进行配置。规范规范把把弯剪扭构件的承载力弯剪扭构件的承载力按按剪扭构件的剪扭构件的承载力承载力和和弯扭构件的承载力弯扭构件的承载力分别考虑。分别考虑。1.1.剪扭构件承载力计算剪扭构件承载力计算 1 1)受扭承载力)受扭承载力corstyvtttuAsAfWfTT1 12 21 135350 0 .2 2)受剪承载力)受剪承载力当均布荷载为主时当均布荷载为主时当集中荷载为主时当集中荷载为主时00)5.1(7.0hsAfbhfVVsvyvttu0 00 05 51 11 17 75 51 1hsAfbhfVVsvyvttu )
17、.(.sAst1 1sAsv1选选择择箍箍筋筋的的直直径径和和间间距距yvycorststlffuAsA12.2.弯扭构件承载力计算公式弯扭构件承载力计算公式 1 1)受弯承载力)受弯承载力)(2 20 0 xhAfMsyu 0 0hfMAsys 2 2)受扭承载力)受扭承载力coryvstttuAsfAfWT1 12 21 135350 0.sfuAfAycorstyvstl1 1 弯扭纵筋的叠加弯扭纵筋的叠加(a a)受弯纵筋;()受弯纵筋;(b b)受扭纵筋;()受扭纵筋;(c c)纵筋叠加)纵筋叠加纵筋的叠加纵筋的叠加yvycorststlffuAsA13.3.确定是否可忽略剪力或扭矩
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