第7章 受扭构件的扭曲截面承载力.ppt

Download Report

Transcript 第7章 受扭构件的扭曲截面承载力.ppt

第8章 受扭构件的扭曲截面承载力
本章提要
纯扭构件的开裂扭矩,以及矩形、T形和I形截面的塑
性抵抗矩为本章最基础内容。对于配筋的纯扭构件,纵向
抗扭钢筋和抗扭箍筋在数量上和强度上的配比应有一定范
围,才能使受扭构件两种钢筋得到充分利用。
纯扭构件混凝土与钢筋承担扭矩之和,即为受扭构件
承载力计算公式。在已知构件截面尺寸和扭矩时,可由计
算公式计算抗扭钢筋。
计算弯、剪、扭构件承载力时,当扭矩较小,可忽略
其作用,仅按受弯构件计算其钢筋;当剪力较小时,可忽
略剪力影响,仅按弯、扭构件计算其钢筋。
对受扭钢筋的构造要求,本章亦作了明确的要求。
§8.1
概 述
工程结构中,处于纯扭矩作用的情况是很少的,绝
大多数都是处于弯矩、剪力、扭矩共同作用下的复合受
扭情况。
1.平衡扭转:静定的受扭构件,由荷载产生的扭矩
是由构件的静力平衡条件确定而与扭转构件的扭转刚度
无关的,称为平衡扭转。图8-1(a)
2.协调扭转:超静定受扭构件,作用在构件上的扭
矩除了静力平衡条件以外,还必须由相邻构件的变形协
调条件才能确定的,称为协调扭转。图8-1(b)
§8.1
概 述
图8-1 平衡扭转与协调扭转图例
(a) 吊车梁 (b) 边梁
§8.2
纯扭构件试验研究
8.2.1 裂缝出现前的
性能
裂缝出现前,钢筋
混凝土纯扭构件的受力
性能,大体上符合圣维
南弹性扭转理论。
在扭矩较小时,其
扭矩-扭转角曲线为直线;
当扭矩稍大至接近开裂
扭 矩 Tcr 时 , 扭 矩 - 扭 转
角曲线偏离了原直线。
图8-2 开裂前的性能
8.2.2 裂缝出现后的性能
1.裂缝出现后,
构件截面的扭转刚度
降低较大,当受扭钢
筋用量愈少,构件截
面的扭转刚度降低愈
多;
试验研究表明,
裂缝出现后,在带有
裂缝的混凝土和钢筋
共同组成新的受力体
系中,混凝土受压,
受扭纵筋和箍筋均受
拉。
图8-3 扭矩-扭转角曲线
8.2.2 裂缝出现后的性能
2. 初 始 裂 缝 一 般
发生在截面长边的中点
附近且与构件轴线约呈
450 角。此后,这条初
始裂缝逐渐向两边缘延
伸并相继出现许多新的
螺旋形裂缝,见图8-4。
此后,在扭矩作
用下,混凝土和钢筋应
力不断增长,直至构件
破坏,见图8-5。
图8-4 钢筋混凝土受
扭试件的破坏展开图
图8-5 纯扭构件开裂后的性能
图8-5 纯扭构件开裂后的性能
3.受扭破坏形态
与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关,大致可分为
适筋破坏、部分超筋破坏、超筋破坏和少筋破坏四类。
(1)适筋破坏 → 称为适筋受扭构件
对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件,在扭矩作用下,
纵筋和箍筋先屈服,然后混凝土被压碎。属延性破坏。
(2)部分超筋破坏 → 称为部分超筋受扭构件
纵筋和箍筋不匹配,两者配筋比率相差较大,则破坏时
纵筋和箍筋只有一个屈服。也属延性破坏,但较适筋破坏的
截面延性小。
3.受扭破坏形态
(3)超筋破坏 → 称为超筋受扭构件
纵筋和箍筋配筋率都过高,纵筋和箍筋均不屈服,而混
凝土先行压坏。属脆性破坏,设计中予以避免。
(4)少筋破坏 → 称为少筋受扭构件
纵筋和箍筋配置均过少,受扭一裂就坏。属脆性破坏,
设计中予以避免。
破坏形态
适筋破坏:
裂后钢筋应力
少筋破坏: 增加,继续
开裂,钢筋
裂后钢筋
应力激增, 屈服,混凝
土压碎,构件
构件破坏
破坏
超筋破坏:
裂后钢筋应力
增加,继续
开裂,混凝
土压碎,构件
破坏,钢筋
未屈服
设计时应避免出现
部分超筋破坏:
裂后钢筋应力
增加,继续开
裂,混凝土压
碎,构件破坏,
纵筋或箍筋未
屈服
§8.3
纯扭构件的扭曲截面承载力
8.3.1 开裂扭矩的计算
1.开裂扭矩的概念
(1)扭矩T作用下的矩形
截面构件,在与轴线呈450和
1350角的方向,产生主拉应
力σtp 和主压应力σcp ,并
有│σtp│=│σcp│=│τ│
(2) 最 大 扭 剪 应 力 τmax
及最大主应力均发生在截面
长边的中点。
图8-6 矩形截面受扭构件
1.开裂扭矩的概念
(3)开裂扭矩Tcr: 当最大扭剪应力值或者说最大主
应力值到达混凝土的抗拉强度时,截面并未发生破坏,
荷载还可少量增加,直到截面边缘的拉应变达到混凝土
的极限拉应变值,截面上各点的应力全部到达混凝土的
抗拉强度后,截面开裂。此时,截面承受的扭矩称为开
裂扭矩Tcr。
1.开裂扭矩的概念
图8-7 扭剪应力分布
2.开裂扭矩的计算公式
计算开裂扭矩Tcr 时,可以忽略钢筋的作用。
《规范》计算公式:
Tcr = 0.7·ft·Wt
(8-3)
式中 Wt —截面受扭塑性抵抗矩。对于矩形截面,
Wt = b2(3h-b)/6
若 T>Tcr ,则按计算配置受扭纵筋和箍筋;
否则,按构造要求配置受扭纵筋和箍筋。
8.3.2 扭曲截面受扭承载力的计算
1.计算模型
《混凝土结构设计规范》采用变角度空间桁架模型。
基本假定有:
(1)混凝土只承受压力,具有螺旋形裂缝的混凝土
外壳组成桁架的斜压杆,其倾角为α;
(2)纵筋和箍筋只承受拉力,分别为桁架的弦杆和
腹杆;
(3)忽略核心混凝土的受扭作用及钢筋的销栓作用。
图8-8 变角度空间桁架模型
图8-8 变角度空间桁架模型
T
裂缝
2. 计算公式
T
箍筋
纵筋
抗扭承载力
F4+F4=Ast4st
定义剪力流
F1+F1=Ast1st

s
F3+F3=Ast3st
q   t td
F2+F2=Ast2st
q = Tte
抗扭承载力
te
Acor
h
Tu  2 Acor q
剪力流中心线所包围
的面积
b
2. 计算公式
适筋受扭构件扭曲截面受扭承载力计算公式:
Tu=2ξ1/2fyvAst1Acor/s
(8-17)
式中 ξ— 受扭纵筋与箍筋的配筋强度比,
ξ=fy·AstL·s/(fyv·Ast1·ucor )
(8-18)
为了限制构件裂缝宽度,一般取 0.36≤ξ≤2.778。
可以看出,构件扭曲截面的受扭承载力主要取决于钢
筋骨架尺寸、纵筋与箍筋用量及其屈服强度。为了避免超
配筋构件的脆性破坏,必须限制钢筋的最大用量或者限制
斜压杆平均压应力σc的大小。
8.3.3 按《混凝土结构设计规范》的配筋计算方法
1.hw /b≤6 的矩形截面纯扭构件受扭承载力
(1)在扭矩T作用下Tu计算公式
Tu = 0.35ftWt+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s
(8-23)
ξ = fyAstL·s/(fyvAst1·ucor
(8-24)
)
式中ξ—受扭纵向钢筋与箍筋的配筋强度比值,
《规范》取ξ的限制条件为 0.6 ≤ξ≤1.7。当ξ>
1.7时,按ξ=1.7计算。
(1) 在扭矩T作用下Tu计算公式
图8-9 受扭构件截面
(1) 在扭矩T作用下Tu计算公式
AstL—受扭计算中取对称布置的全部纵向钢筋截面面积;
Ast1—受扭计算中沿截面周边所配置箍筋的单肢截面面积;
fyv—箍筋的抗拉强度设计值,按附表2.7采用,但取值不
应大于360N/mm2;
Acor —截面核心部分的面积,Acor=bcor hcor ,规范规定
bcor、 hcor分别为从箍筋内表面计算的截面核心部分的短边和
长边的尺寸;
ucor —截面核心部分的周长,ucor=2(bcor+hcor);
s —受扭箍筋间距。
Wt —截面受扭塑性抵抗矩。对于矩形截面,
Wt = b2 (3h-b)/6
(2) 在轴向压力N和扭矩T共同作用下Tu计算公式
Tu=0.35ftWt+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s+0.07(N/A)·Wt
25)
式中 N —与扭矩设计值T相应的轴向压力设计值,
当N>0.3fcA时,取N=0.3fcA;A为构件的截面面积。
(8-
图8-10 计算公
式与实验 值的
比较
2. hw /tw ≤6 的箱形截面纯扭构件受扭承载力
实验和理论研究表明,一定壁厚箱形截面的受扭承
载力与实心截面是相同的,但混凝土项应乘以与截面相
对壁厚有关的折减系数,Tu计算公式:
Tu=0.35αhftWt+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s
式中 tw — 箱形截面壁厚,其值不应小于bh/7;
bh — 箱形截面的宽度;
αh— 箱形截面壁厚影响系数,
αh = (2.5tw/bh),当αh>1时,取αh =1
Wt — 箱形截面受扭塑性抵抗矩,
(8-26)
bh2
(bh  2t w ) 2
Wt  (3hh  bh ) 
[(3hw  (bh  2t w )]
6
6
式中 bh 、 hh — 箱形截面的宽度
和高度;
hw — 箱形截面的腹板净高。
tw
bw
tw
bh
Tu  0.35Wt (
2.5t w
A
) f t  1.2  f yv st1 Acor
bh
s
2.5t w
2.5t w
 1.0,取
 1.0
bh
bh
(8-27)
3. T形和工形截面纯扭构件受扭承载力
对于T形和I形截面纯扭构件,可将其截面划分为
几个矩形截面进行配筋计算,矩形截面划分的原则:
首先满足腹板截面的完整性,然后再划分受压翼缘和
受拉翼缘的面积。
划分的各矩形截面所承担的扭矩设计值,按各矩
形截面的受扭塑性抵抗矩与截面总的受扭塑性抵抗矩
的比值进行分配的原则确定:
(1) 腹板
Tw=(Wtw/Wt)·T
(8-28)
(2) 受压翼缘
Tf′=(Wtf′/Wt)·T
(8-29)
(3) 受拉翼缘
Tf=(Wtf/Wt)·T
(8-30)
3. T形和工形截面纯扭构件受扭承载力
图8-11 T形和I形截面的矩形划分方法
3. T形和工形截面纯扭构件受扭承载力
《规范》规定,T形和I形截面的腹板、受压和受拉
翼缘部分的矩形截面受扭塑性抵抗矩Wtw 、Wtf′和 Wtf,
可分别
Wtw=b2/6(3h-b)
(8-31)
Wtf′=hf′2(bf′-b)/2
(8-32)
Wtf=hf2(bf-b)/2
(8-33)
截面总的受扭塑性抵抗矩为:
Wt=Wtw+Wtf′+Wtf
(8-34)
计算受扭塑性抵抗矩时的翼缘宽度尚应符合
bf′≤b+6hf′及bf ≤b+6hf的要求。
最小配筋率和截面尺寸条件。
§ 8.4
弯剪扭构件的扭曲截面承载力
8.4.1试验研究及破坏形态
1.荷载条件
通常以扭弯比ψ=T/M
和扭剪比χ=T/Vb表示。
图8-12 弯剪扭构件
的破坏类型
(a)弯型破坏;
(b)扭型破坏;
(c)剪扭型破坏
2. 弯剪扭构件的破坏类型
(1) 弯型破坏
在 配 筋 适当的 条 件下 , 若 弯矩作 用 显著即扭 弯比
ψ=T/M较小时,裂缝首先在弯曲受拉底面出现,然后发
展到两侧面。三个面上的螺旋形裂缝形成一个扭曲破坏
面,而第四面即弯曲受压顶面无裂缝。构件破坏时与螺
旋形裂缝相交的纵筋及箍筋均受拉并到达屈服强度,构
件顶部受压,形成弯型破坏。如图8-12(a)。
2. 弯剪扭构件的破坏类型
(2) 扭型破坏
若扭矩作用显著即扭弯比ψ=T/M及扭剪比χ=T/Vb均
较大、而构件顶部纵筋少于底部纵筋时,可能形成如图
8-12(b)受压区在构件底部的扭型破坏。这种现象出现
的原因是,虽然由于弯矩作用使顶部纵筋受压,但由于
弯矩较小,从而其压应力亦较小。又由于顶部纵筋少于
底部纵筋,故扭矩产生的拉应力就有可能抵消弯矩产生
的压应力并使顶部纵筋先期到达屈服强度,最后促使构
件底部受压而破坏。
2. 弯剪扭构件的破坏类型
(3) 剪扭型破坏
若剪力和扭矩起控制作用,则裂缝首先在侧面出现
(在这个侧面上,剪力和扭矩产生的主应力方向是相同
的),然后向顶面和底面扩展,这三个面上的螺旋形裂
缝构成扭曲破坏面,破坏时与螺旋形裂缝相交的纵筋和
箍筋受拉并到达屈服强度,而受压区则靠近另一侧面
(在这个侧面上,剪力和扭矩产生的主应力方向是相反
的),形成如图8-12(c)的剪扭型破坏。
对于弯剪扭共同作用下的构件,除了前述三种破坏
型态外,试验表明,若剪力作用十分显著而扭矩较小即
扭剪比χ=T/Vb较小时,还会发生与剪压破坏十分相近的
剪切破坏形态。
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
扭剪构件混凝土
对抗扭承载力的
贡献
V引起的剪
应力
纯扭构件混凝土
对抗扭承载力的
贡献
Tc
Tc 0
T引起的剪
应力
扭剪构件混凝土对
抗剪承载力的贡献
Vc
Vc 0
纯剪构件混凝土
对抗剪承载力的
贡献
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
0.5 
Vc
0.5 
Tc
Vc 0
Tc 0
 1.0,
 1.0时
Tc
Tc 0
扭剪构
件受扭
承载力
降低系
数
1.5
Vc
Tc
Vc 0
Tc 0

Tc
Tc 0
 1 .5
1.0
 t
t
0.5
t 
1.5
Vc
Vc 0
1
Tc
Tc 0
0.5
1.0
1.5
Vc
Vc 0
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
Vc
 t  0.5时,
 1.0
V
Tc
c0
扭矩对抗剪承载力无影响
Tc
 t  1.0时,
Tc 0
 1.0
Tc 0
1.5
1.0
t
0.5
0.5
剪力对抗扭承载力无影响
1.0
1.5
Vc
Vc 0
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
抗弯钢筋布置在构件的受拉区,
抗扭纵筋沿截面均匀布置
弯和扭分开计算
剪和扭考虑混凝土部分的相关关系
t 
Vc 0  0.7 f t bh0 , Tc 0  0.35Wt f t
Vu  0.7(1.5   t )bh0 f t  1.25 f yv
Tu  0.35 tWt f t  1.2 
f yv Asvt1
s
Asv
h0
s
Acor
1 .5
VcWt
1  0.5
Tc bh0
Vu
T
 u  0.25 c f c
bh0 0.8Wt
 stl min  0.6
Tu f t
f
,  svt min  0.28 t
Vu b f y
f yv
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
1.矩形截面一般剪扭构件
(1)剪扭构件的受剪承载力
Vu=0.7(1.5-βt)ftbh0+1.25fyv·(Asv/s)·h0(8-35)
(2)剪扭构件的受扭承载力
Tu=0.35βtftWt+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s
(8-36)
式中βt —剪扭构件剪力对混凝土受扭承载力降低系
数,按下列公式计算:
βt = 1.5/(1+0.5V·Wt/T·bh0)
(8-37)
8.4.2 按《混凝土设计规范》的配筋计算方法
对集中荷载作用下独立的钢筋混凝土剪扭构件(包括
作用有多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘
所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况):
Vu=(1.5-βt)1.75ftbh0/(λ+1.0)+fyv·(Asv/s)·h0 (8-38)
βt = 1.5/[1+0.2(λ+1.0)V·Wt/T·bh0]
(8-39)
若βt<0.5, 则可不考虑扭矩对混凝土受剪承载力的影
响,取βt =0.5;
若βt>1.0, 则可不考虑剪力对混凝土受扭承载力的影
响, 取βt =1.0。
2. 箱形截面一般剪扭构件
(1)剪扭构件的受剪承载力
Vu=0.7(1.5-βt)ftbh0+1.25fyv·(Asv/s)·ho
(8-40)
(2)剪扭构件的受扭承载力
Tu=0.35αhβtftWt+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s
(8-41)
对集中荷载作用下独立的箱形截面剪扭构件(包括作用
有多种荷载,且其中集中荷载对支座截面或节点边缘所产生
的剪力值占总剪力值的75%以上情况):
Vu=(1.5-βt)1.75ftbh0/(λ+1.0)+fyv·(Asv/s)·h0
(8-42 )
3.T形和I形截面剪扭构件
(1)剪扭构件的受剪承载力
按公式(8-35)与式(8-37)或按式(8-38)与式(8-39)进
行计算,但计算时应将T及Wt 分别以Tw 及Wtw 代替;
(2)剪扭构件的受扭承载力
可按纯扭构件的计算方法,将截面划分为几个矩形截面
分别进行计算;腹板可按公式(8-36)以及式(8-37)或式(839)进行计算,但计算时应将T及Wt 分别以Tw 及Wtw 代替;受
压翼缘及受拉翼缘可按矩形截面纯扭构件的规定进行计算,
但计算时应将T及Wt分别以Tf′及Wtf′和Tf及Wtf代替。
4. 弯扭(M,T)构件截面的配筋计算
纵筋用量 = 受弯(M)纵筋 + 受扭(T)纵筋,按相
应的位置进行配置;
箍筋用量 = 受扭(T)箍筋。
5.弯剪扭(M,V,T)构件配筋计算的一般原则
纵向钢筋 = 受弯(M)纵筋 + 受扭(T)纵筋,按相
应的位置进行配置;
箍筋用量 = 受剪(V)箍筋 + 受扭(T)箍筋,按相
应位置进行配置。
《规范》规定,剪力或扭矩较小的矩形、T形、I形和
箱形弯剪扭构件,当符合下列条件时,可按下列规定进行
承载力计算:
1.当V≤0.35ftbho 或V≤0.875ftbho/(λ+1.0)时,可
仅按受弯构件的正截面受弯承载力和纯扭构件扭曲截面受
扭承载力分别进行计算;
2.当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。
§ 8.7 构造要求
1.弯剪扭构件受扭纵向受力钢筋的最小配筋率:
ρstl,min=Astl,min/bh=0.6(T/Vb)1/2·ft/fy
(8-49)
式中,当T/Vb>2时,取T/Vb=2。
受扭纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁的截面宽
度;在截面四角必须设置受扭纵向受力钢筋,其余纵向钢筋
沿截面周边均匀对称布置。当支座边作用有较大扭矩时,受
扭纵向钢筋应按受拉钢筋锚固在支座内。
在弯剪扭构件中,弯曲受拉边纵向受拉钢筋的最小配筋
量,不应小于按弯曲受拉钢筋最小配筋率计算出的钢筋截面
面积,与按受扭纵向受力钢筋最小配筋率计算并分配到弯曲
受拉边钢筋截面面积之和。
2. 箍筋的构造要求
在弯剪扭构件中,受剪扭的箍筋配筋率不应小于0.28
ft/fyv。即
ρsv = nAsv1/bs≥0.28ft/fyv
(8-50)
箍筋必须做成封闭式,且应沿截面周边布置;当采用
复合箍筋时,位于截面内部的箍筋不应计人;受扭所需箍
筋的末端应做成135º弯钩,弯钩端头平直段长度不应小于
10d(d为箍筋直径)。
3.构件截面尺寸的要求
为了保证弯剪扭构件在破坏时混凝土不首先被压碎,
对于在M、V和T共同作用下且hw/b≤6的矩形截面、T形、I
形和hw/tw≤6的箱形截面混凝土构件,其截面尺寸应符合
下列要求:
V/bh0+T/0.8Wt≤0.25βcfc
(8-51)
3. 构件截面尺寸的要求
上述规定中,b为矩形截面的宽度;T形或I形截面的
腹板宽度;箱形截面的侧壁总厚度2tw。hw为矩形截面有
效高度h0 ;T形截面取有效高度减去翼缘高度;I形和箱
形截面取腹板净高。
当截面尺寸符合下列要求时,
V/bh0 + T/Wt ≤0.7ft
(8-52)
或 V/bh0+T/Wt≤0.7ft+0.07N/ bh0
(8-53)
则可不进行构件截面受剪扭承载力计算,但为了防
止构件脆断和保证构件破坏时具有一定的延性,《混凝
土结构设计规范》规定应按构造要求配置钢筋。
[例8-1]
已知:均布荷载作用下T形截面预制构件b× h
=250 ×500mm; b ’=400 mm, h’f=100mm;环
境类别为一级,弯矩设计值M=70kNm,剪力设计
值V=95kNm,扭矩设计值T=10kNm。混凝土强度
等级为C20。钢筋采用HRB335级钢筋,Ⅱ级钢筋;
箍筋采用Ⅰ级钢筋 。
求:所需的受弯、受剪及受扭钢筋
fc=9.6N/mm2,fy=300N/mm2
【解】
ft=1.10N/mm2 ,fyv=210N/mm2
(1) 验算构件截面尺寸 h0=500-35=465mm
Wtw 
b2
(3h  b )
6
250 2

(3  500  250)
6
 1302.1 10 4 mm 2
W 'tf 
h 'f2
2
(b ' f  b )  75  104 mm 2
Wt  Wtw  Wtf'
 (1302.1  75)  104
 1377.1  104 mm 2
V
T
按

 0.7 f t 和
bh0
Wt
V
T

 0.25 c f c有 :
bh0
0.8Wt
V
T

 1.725N / mm 2
bh0
0.8Wt
 0.25 c f c  2.4 N / mm 2
V
T

 1.534 N / mm2
bh0 Wt
 0.7 f t  0.77 N / mm2
截面尺寸满足要求,但须按计算配置钢筋
(2)确定计算方法
T  10kN  m
 0.175 f tWt
 0.175  1.1  1377.1  104  2.651kN  m
V  95kN  0.35 f t bh0  44.756kN
须考虑扭矩及剪力对构件受扭和受剪承载
力的影响
(3)计算受弯纵筋
h'f
100
)
由于 a f b h (h0  )  1.0  9.6  400 100  (465 
2
2
 159.36kN  m  70kN  m
'
1 c f
'
f
故属于第一类的T形梁
M
求 s :  s 
 0.084
'
2
a1 f cb f h0
求  1  1  2 s  0.088
As
f b  h


1
f
c
fy
0
 525mm2
受扭箍筋计算
1.5
t 
 0.960
VWtw
1  0.5
Twbh0
取  1.2,
求得:
A sT1
Tu  0.35 f tWt  t

 0.187mm 2 / mm
s
1.2  f yvA cor
受剪箍筋计算得:
Asv
Vu  1.75 f t bh0 (1.5   t )

 0.382mm 2 / mm
s
1.25 f yv h0
(4)计算受剪及受扭钢筋
1)腹板和受压翼缘承受的扭矩
腹板:
Tw
wtw

T  9.46kN  m
wt
'
w
tf
受压翼缘: T  
T  0.54kN  m
f
'
wt
2)腹板配筋计算
Acor  bcor  hcor  200  450  90000mm2
U cor  2(bcor  hcor )  1300mm
腹板所需单肢箍筋总面积:
Ast1
Asv

 0.378mm 2 / mm
s
2s
取箍筋直径为ф8的HPB235级钢筋,其截面面积
为50.3mm2,得箍筋间距为
50.3
s 
 133mm, 取s  120mm
0.378
受扭纵筋计算:
Astl 
Ast1 f yv ucor
fys
 204.2mm 2
梁底所需受弯和受扭纵筋截面面积
bcor
200
As  Astl
 525  204.2 
 556.4mm 2
ucor
1300
选3根直径16mm的HRB335钢筋,其截面面积为
603mm2。
两侧边所需要受扭纵筋截面面积
Astl
bcor
450
 204.2 
 70.7mm2
ucor
1300
选用的HPB335钢筋时
300
70.7 
 101mm 2
210
选1根直径12mm的HPB335钢筋,其截面面积为113.1mm2。
梁顶所需受扭纵筋的截面面积
bcor
200
Astl
 204.2 
 31.4mm 2
ucor
1300
选HRB235钢筋时:
300
31.4 
 44.9mm 2
210
选2根直径8mm的HPB235钢筋,其截面面积为101mm2。
3)受压翼缘配筋计算
A'cor  b'cor  h'cor  100  50  5000mm2
U ' cor  2(b ' cor  h ' cor )  300mm
受扭箍筋计算
取  1.0,
求得:
A 'st1
T ' f  0.35 f tW ' tf
2


0
.
199
mm
/ mm
'
s
1.2  f yvA cor
选箍筋为直径8mm的双肢筋,采用HPB235钢筋,单
肢Asv=50.3mm2 ,则箍筋间距为
50.3
s 
 252.8mm, 取s  240mm
0.199
受扭纵筋计算:
A' st1 f yv u ' cor
Astl 
fys
 41.79mm 2
选4根直径8mm的HPB235钢筋,其截面面积为
201.2mm2。
(5)验算腹板最小配箍率
sv,min
ft
 0.28
 0.0015
f yv
实有配箍率
 sv
nAstl

 0.0034  0.0015
bh
(6)翼缘受扭钢筋最小配筋旅和最小纵筋配
筋率的验算
@240
本题均已满足,
@120
验算从略。
图8-15例题8-1中的截面配筋图
本题截面配筋图
(5)验算腹板弯曲受拉纵筋配筋量
 tl , min
Astl, min
T ft

 0.6
 0.0024
bh
Vb f y
受弯构件纵筋最小配筋率
s, min
ft
 45
 0.165%
fy
 0.2%, 取 s , min  0.2%
截面弯曲受拉边的纵向受力钢筋最小配筋量为
bcor  2  0.25hcor
tl min bh(
)   min bh0  330.6mm 2
ucor
 603mm 2 (实配3根直径16mm的截面面积)
§8.5在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作
用
下钢筋混凝土矩形截面框架柱受扭承载力计算
1.承载力计算公式
在N、M、V和T共同作用下的钢筋混凝土矩形截面框架
柱,其剪扭承载力应按下列公式计算:
(1)受剪承载力
(8-47)
Vu=(1.5-βt)(1.75ftbh0/(λ+1.0)+0.07N)+fyv·(Asv/s)·h0
(2)受扭承载力
Tu=βt(0.35ftWt+0.07NWt/A)+1.2ξ1/2fyvAst1Acor/s (8-48)
2. 框架柱配筋原则
(1)纵向钢筋: 按偏心受压构件正截面承载力和
剪扭构件的受扭承载力分别计算并按所需的纵筋截
面面积和相应的位置进行配置;
(2)箍筋:按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载
力分别计算并按所需的箍筋截面面积和相应位置进
行配置。
3.在N、M、V和T共同作用下的钢筋混凝土矩
形截面框架柱,当T≤(0.175ft+0.035N/A)Wt时,
可仅按偏心受压构件的正截面承载力和框架柱斜截
面受剪承载力分别进行计算。
§ 8.6 对属于协调扭转的钢筋
混凝土构件扭曲截面承载力
对属于协调扭转的钢筋混凝土构件,在M、V和T作
用下,当构件开裂以后,由于内力重分布将导致作用
于构件扭矩的降低。一般情况下,为简化计算,可取
扭转刚度为零,即忽略扭矩的作用,但应按构造要求
配置受扭纵向钢筋和箍筋,以保证构件有足够的延性
和满足正常使用时裂缝宽度的要求,此即零刚度设计
法。
我国《混凝土结构设计规范》没有采用上述简化
计算法,而是规定宜考虑内力重分布的影响,将扭矩
设计值T降低,按弯剪扭构件进行承载力计算。
思
考
题
8.1 简述钢筋混凝土纯扭和剪扭构件的扭曲截面承载力的
计算步骤。
8.2 纵向钢筋与箍筋的配筋强度比ξ的含意是什么?起什
么作用?有什么限制?
8.3 在钢筋混凝土构件纯扭实验中,有少筋破坏、适筋破
坏、超筋破坏和部分超筋破坏,它们各有什么特点?
在受扭计算中如何避免少筋破坏和超筋破坏?
8.4 在剪扭构件承载力计算中如符合下列条件,说明了什
么?
V/bh0+T/Wt≥0.7ft和V/bh0+T/0.8Wt≥0.25βcfc
8.5 为满足受扭构件受扭承载力计算和构造规定要求,配
置受扭纵筋及箍筋应当注意哪些问题?
8.6 我国规范受扭承载力计算公式中的βt的物理意义是
什么?其表达式表示了什么关系?此表达式的取值考
虑了哪些因素?