3.5 钢筋混凝土受扭构件（课件）-《建筑结构》同步教学（大连理工大学出版社）

模块二 钢筋混凝土结构 1 目录页 设计并识读钢筋混凝土基本构件 设计并识读钢筋混凝土梁板结构 设计多层及高层钢筋混凝土房屋 设计钢筋混凝土单层工业厂房 2 知识目标 理解钢筋和混凝土的主要力学性能;了解混凝土徐变、收缩性能及其对混凝土构件的影 响;理解保证钢筋和混凝土黏结作用的构造措施;掌握钢筋混凝土基本构件的一般构造要 求;掌握梁平法施工图制图规则;掌握柱平法施工图制图规则。 能力目标 能正确合理地选择钢筋和混凝土材料;能够计算受弯构件正截面、斜截面承载力;能够 计算受压构件正截面承载力;能够正确识读柱、梁的平法施工图。 素质目标 培养学生具有严谨细致的职业素养;具有规范、细致、标准的识图素养。 3 03 3.5 钢筋混凝土受扭构件 4 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 凡是有扭矩作用的构件统称为受扭构件。在钢筋混凝土结构中,纯扭构件是很少见的,多数情况是在扭矩作用的同时往往还有弯矩、剪力作用。例如,钢筋混凝土雨篷梁、钢筋混凝土现浇框架边梁及单层工业生产厂房中的吊车梁等,都属于既扭转又弯曲的构件,如图 3 - 80 所示。其中雨篷梁和吊车梁又属于“平衡扭转”问题,即构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出;而框架边梁属于“约束扭转”问题,即构件所受扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的,扭矩大小与构件抗扭刚度有关。 《混凝土结构设计规范》( GB50010 — 2010 )(2015 年版)中关于剪扭、弯扭及弯剪扭构件承载力的计算方法是在受弯、受剪承载力计算理论和纯扭构件计算理论基础上建立起来的。 5 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 图 3-80 钢筋混凝土受扭构件 6 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 理论分析及试验表明:矩形截面素混凝土纯扭构件在剪应力 τ 作用时,在构件截面长边的中点将产生主拉应力 σtp,其数值等于 τ 并与构件轴线呈45° 。主拉应力 σtp使截面长边中点处混凝土首先开裂,出现一条与构件轴线呈约 45° 的斜裂缝 ab ,该裂缝迅速地向构件的底部和顶部及向内延伸至 c 和d ,最后构件将形成三面受拉、一边受压的斜向空间曲面,如图 3 - 81 所示,构件随即破坏,该破坏具有突然性,属于典型的脆性破坏。 3.5.1 素混凝土纯扭构件的受力性能 7 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 3.5.1 素混凝土纯扭构件的受力性能 图 3-81 素混凝土纯扭构件 8 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 试验表明,配置受扭钢筋对提高构件的抗裂效果不大,但混凝土开裂后,可由钢筋继续承担拉力,因而能大大提高构件的抗扭承载力,所以构件截面应配置受扭钢筋。实际工程中,一般采用横向箍筋和纵向受力钢筋承受扭矩的作用。受扭箍筋和受扭纵筋的构造要求见 3.5.3 节。 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态,主要取决于受扭钢筋的配筋率,其受力性能及破坏形态可分为以下三种类型。 3.5.2 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态 9 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 1. 适筋破坏 当构件的抗扭箍筋和抗扭纵筋的数量配置适当时,随着扭矩的增加,首先是混凝土三面开裂,然后与开裂截面相交的受扭箍筋和抗扭纵筋达到屈服强度,最终受压面混凝土被压碎而导致构件破坏。构件破坏前有较大的变形和明显的外部特征,属于塑性破坏。 2. 少筋破坏 当构件受扭箍筋和受扭纵筋的配置数量过少时,构件在扭矩的作用下,斜裂缝突然出现并迅速展开,与斜裂缝相交的受扭钢筋超过屈服强度被拉断,而另一面的混凝土未被压碎。这种破坏带有突然性,属于脆性破坏。 3.5.2 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态 10 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 3. 完全超筋或部分超筋破坏 当构件受扭箍筋和受扭纵筋都配置得过多或箍筋和纵筋中有一种配置过多时,在扭矩作用下,抗扭钢筋都没有达到屈服强度,而形成完全超筋;或箍筋和纵筋中相对较多的一种没有达到屈服强度形成部分超筋。不论完全超筋还是部分超筋,构件的破坏都是由于受压区混凝土被压碎所致,这种破坏也属于脆性破坏。 为使抗扭纵筋和抗扭箍筋都能有效地发挥作用,在构件破坏时同时或先后达到屈服强度,应对纵筋和箍筋的配筋强度比 ζ 进行控制,其计算公式为 3.5.2 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态 11 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 3.5.2 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态 12 ⑤钢筋混凝土受扭构件 3 .5 钢筋混凝土受扭构件 1. 受扭纵筋 (1)受扭纵筋沿构件截面周边均匀、对称布置,且截面四角必须放置;其间距不应大于 200mm 和