第一节 纯扭转构件承载力 第二节 弯剪扭构件承载力
第三节 复杂截面受扭构件的设计特点 测试题
第一节 纯扭转构件承载力
一、矩形截面纯扭构件中的破坏特征
二、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件
三、受扭塑性抵抗矩
四、T形、I形纯扭构件
五、箱形截面钢筋混凝土纯扭构件
力矩作用平面与构件正截面平行时,构件产生扭转,这类构件称为扭转构件(torsional members)。 采用垂直构件纵轴的箍筋和沿截面周边布置的纵向钢筋组成的空间钢筋骨架来承担扭矩。
抗扭钢筋的配置对矩形截面构件的抗扭能力有很大的影响。如图为不同抗扭配筋率的受扭构件的T-θ关系曲线。
一、矩形截面纯扭构件中的破坏特征(如图)
无筋的混凝土矩形构件,在扭矩的作用下,先在构件的长边最弱处产生一条斜裂缝,并逐渐向两边延伸,最后构件三面开裂、一面受压,形成一个空间斜曲裂面,使构件达到破坏。破坏属于脆性破坏。
钢筋混凝土受扭构件,在裂缝出现以前,钢筋应力很小。裂缝即将出现时,构件所能承受的抗裂扭矩值接近于无筋混凝土构件所能承受的极限扭矩值。裂缝出现后,由于存在钢筋,构件并不立即破坏,随着扭矩的不断增加,在构件表面逐渐形成大体连续,近似于45°倾斜角的裂缝。绝大部分的主拉应力改由钢筋来承担,此时构件能继续承受更大的扭矩。
钢筋混凝土受扭构件,在裂缝出现以前,钢筋应力很小。裂缝即将出现时,构件所能承受的抗裂扭矩值接近于无筋混凝土构件所能承受的极限扭矩值。裂缝出现后,由于存在钢筋,构件并不立即破坏,随着扭矩的不断增加,在构件表面逐渐形成大体连续,近似于45°倾斜角的裂缝。绝大部分的主拉应力改由钢筋来承担,此时构件能继续承受更大的扭矩。
在正常配筋(低配筋)时,随着外扭矩的增加,首先钢筋达到屈服强度,然后主裂缝迅速开展,促使一个面的混凝土受压破碎而使构件破坏。具右塑性破坏的特征。
试验表明,对于钢筋混凝土矩形截面受扭构件,其破坏形态与配置钢筋的数量多少有关。根据配筋率的多少,钢筋混凝土矩形截面受扭构件的破坏形态一般可以分为以下几种: ?少筋破坏 ?适筋破坏 ?超筋破坏 ?部分超筋破坏
二、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件
对于矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的承载能力,如图所示,规范规定是由混凝土承担的扭矩和钢筋承担的扭矩两项组成,其抗扭承载力应按下列公式计算:
三、受扭塑性抵抗矩,如图。
截面能承担的极限扭矩T为:
对矩形截面:
腹板:
受压翼缘:
受拉翼缘:
四、T形、I形纯扭构件,如图。
将截面划分为腹板、受压翼缘及受拉翼缘等三个矩形块,各矩形块承担的扭矩即为: 腹板
受压翼缘
受拉翼缘
五、箱形截面钢筋混凝土纯扭构件,如图。