1、會計學(xué)1純扭構(gòu)件純扭構(gòu)件(gujin)第一頁，共26頁。6.1 概述(i sh) introductionp 平衡平衡(pnghng)扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)p 附加扭轉(zhuǎn)或協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或約束扭轉(zhuǎn)附加扭轉(zhuǎn)或協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)或約束扭轉(zhuǎn)受扭構(gòu)件也是一種(y zhn)基本構(gòu)件,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，處于純扭的構(gòu)件很少，大多數(shù)情況是處于彎矩、剪力、扭矩等復(fù)合受力狀態(tài)下。根據(jù)扭矩形成的原因，可分為兩種類型：第1頁/共25頁第二頁，共26頁。平衡平衡(pnghng)扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) Equilibrium Torsion第2頁/共25頁第三頁，共26頁。在超靜定結(jié)構(gòu)，扭矩是由相鄰構(gòu)件的變形受到約束而產(chǎn)生的，扭矩大在超靜定結(jié)構(gòu)，扭矩是由相鄰構(gòu)件的變

2、形受到約束而產(chǎn)生的，扭矩大小與受扭構(gòu)件的抗扭剛度有關(guān)小與受扭構(gòu)件的抗扭剛度有關(guān)對于附加扭轉(zhuǎn)，由于受扭構(gòu)件在受力過程中的非線性性質(zhì)，扭矩大小對于附加扭轉(zhuǎn)，由于受扭構(gòu)件在受力過程中的非線性性質(zhì)，扭矩大小與構(gòu)件受力階段的剛度比有關(guān)，不是定值，需要考慮內(nèi)力重分布與構(gòu)件受力階段的剛度比有關(guān)，不是定值，需要考慮內(nèi)力重分布(fnb)進(jìn)行扭矩計算。進(jìn)行扭矩計算。附加附加(fji)扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)Compatibility Torsion第3頁/共25頁第四頁，共26頁。第4頁/共25頁第五頁，共26頁。6.2 6.2 受扭構(gòu)件的試驗(yàn)受扭構(gòu)件的試驗(yàn)(shyn)(shyn)研究研究一、開裂前的應(yīng)力狀態(tài)一、開裂前的應(yīng)力狀態(tài)

3、裂縫出現(xiàn)前，鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受力與彈性扭轉(zhuǎn)理論基本裂縫出現(xiàn)前，鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受力與彈性扭轉(zhuǎn)理論基本吻合。由于開裂前受扭鋼筋的應(yīng)力很低，可忽略鋼筋的影響。吻合。由于開裂前受扭鋼筋的應(yīng)力很低，可忽略鋼筋的影響。矩形截面受扭構(gòu)件在扭矩矩形截面受扭構(gòu)件在扭矩T作用作用(zuyng)下截面上的剪應(yīng)力分下截面上的剪應(yīng)力分布情況，最大剪應(yīng)力布情況，最大剪應(yīng)力tmax發(fā)生在截面長邊中點(diǎn)發(fā)生在截面長邊中點(diǎn)teWThbT2max第5頁/共25頁第六頁，共26頁。TteWThbT2max第6頁/共25頁第七頁，共26頁。無筋矩形截面混凝土構(gòu)件在扭矩作用下的破壞形態(tài)： 無筋矩形截面混凝土構(gòu)件在扭矩作用下，首

4、先在截面長邊中點(diǎn)附近最薄弱處產(chǎn)生一條45角方向的斜裂縫(li fng)，然后迅速地以螺旋型向兩個面延伸，最后形成一個三面開裂一面受壓的空間扭曲破壞面，使結(jié)構(gòu)立即破壞，破壞帶有突然性，具有典型脆性破壞性質(zhì)。第7頁/共25頁第八頁，共26頁。二、開裂(ki li)后的受力性能第8頁/共25頁第九頁，共26頁。第9頁/共25頁第十頁，共26頁。第10頁/共25頁第十一頁，共26頁。鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的破壞鋼筋混凝土受扭構(gòu)件的破壞(phui)特征：特征： 按照配筋率的不同，受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)也可分為適筋破壞、少筋破壞和超筋破壞。按照配筋率的不同，受扭構(gòu)件的破壞形態(tài)也可分為適筋破壞、少筋破壞和超筋破壞。

5、 對于箍筋和縱筋配置都合適的情況，與臨界（斜）裂縫相交的鋼筋都能先達(dá)到屈服對于箍筋和縱筋配置都合適的情況，與臨界（斜）裂縫相交的鋼筋都能先達(dá)到屈服(qf)，然后混凝土壓壞，與受彎適筋梁的破壞類似，具有一定的延性。破壞時的極限扭矩與配筋，然后混凝土壓壞，與受彎適筋梁的破壞類似，具有一定的延性。破壞時的極限扭矩與配筋量有關(guān)。量有關(guān)。 當(dāng)配筋數(shù)量過少時，配筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力，一旦開裂，將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)當(dāng)配筋數(shù)量過少時，配筋不足以承擔(dān)混凝土開裂后釋放的拉應(yīng)力，一旦開裂，將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)角迅速增大，與受彎少筋梁類似，呈受拉脆性破壞特征，受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)角迅速增大，與受彎少筋梁類似，呈

6、受拉脆性破壞特征，受扭承載力取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度。度。 當(dāng)箍筋和縱筋配置都過大時，則會在鋼筋屈服當(dāng)箍筋和縱筋配置都過大時，則會在鋼筋屈服(qf)前混凝土就壓壞，為受壓脆性破壞。前混凝土就壓壞，為受壓脆性破壞。受扭構(gòu)件的這種超筋破壞稱為完全超筋，受扭承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。受扭構(gòu)件的這種超筋破壞稱為完全超筋，受扭承載力取決于混凝土的抗壓強(qiáng)度。 由于受扭鋼筋由箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋組成，當(dāng)兩者配筋量相差過大時，會出現(xiàn)一個由于受扭鋼筋由箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋組成，當(dāng)兩者配筋量相差過大時，會出現(xiàn)一個未達(dá)到屈服未達(dá)到屈服(qf)、另一個達(dá)到屈服、另一個達(dá)到屈服(qf)的部分超筋破壞情況。的部

7、分超筋破壞情況。第11頁/共25頁第十二頁，共26頁。受扭構(gòu)件(gujin)配置鋼筋不能有效地提高受扭構(gòu)件(gujin)的開裂扭矩，但卻能較大幅度地提高受扭構(gòu)件(gujin)破壞時的極限扭矩值。第12頁/共25頁第十三頁，共26頁。6.3 建筑工程中受扭構(gòu)件(gujin)承載力計算Strength of Members in torsion in Building Engineering純扭構(gòu)件(gujin)承載力計算Strength of Members in pure-torsion1 矩形(jxng)截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件純扭構(gòu)件截面計算包括兩個方面：結(jié)構(gòu)受扭的開裂扭矩計算結(jié)構(gòu)受扭的承載

8、力計算第13頁/共25頁第十四頁，共26頁。（1）開裂）開裂(ki li)扭矩計扭矩計算算按彈性按彈性(tnxng)理論，理論，當(dāng)主拉應(yīng)力當(dāng)主拉應(yīng)力stp = tmax= ft時時ttefWTmaxttetecrhfbWfT2,按塑性理論，對理想彈塑性材料，截面上按塑性理論，對理想彈塑性材料，截面上某一點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)度時并不立即破壞，而是保某一點(diǎn)達(dá)到強(qiáng)度時并不立即破壞，而是保持極限應(yīng)力繼續(xù)變形持極限應(yīng)力繼續(xù)變形(bin xng)，扭矩仍，扭矩仍可繼續(xù)增加，直到截面上各點(diǎn)應(yīng)力均達(dá)到可繼續(xù)增加，直到截面上各點(diǎn)應(yīng)力均達(dá)到極限強(qiáng)度，才達(dá)到極限承載力。極限強(qiáng)度，才達(dá)到極限承載力。tttpcrWfbhbfT)3

9、(62,此時截面上的剪應(yīng)力分此時截面上的剪應(yīng)力分布如圖所示分為四個區(qū)，布如圖所示分為四個區(qū)，取極限剪應(yīng)力為取極限剪應(yīng)力為ft，分別，分別計算各區(qū)合力及其對截面形計算各區(qū)合力及其對截面形心的力偶之和，可求得心的力偶之和，可求得塑塑性總極限扭矩為性總極限扭矩為，第14頁/共25頁第十五頁，共26頁。ttcrWfT7 . 0)3(62bhbWt截面受扭塑性截面受扭塑性(sxng)抵抗矩抵抗矩第15頁/共25頁第十六頁，共26頁。（2）矩形(jxng)截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件承載力計算對比試驗(yàn)表明，在其他參數(shù)均相同的情況下，鋼筋對比試驗(yàn)表明，在其他參數(shù)均相同的情況下，鋼筋(gngjn)混凝土實(shí)心混凝土實(shí)

10、心截面與空心截面構(gòu)件的極限受扭承載力基本相同。截面與空心截面構(gòu)件的極限受扭承載力基本相同。開裂后的箱形截面受扭構(gòu)件，其受力可比擬成空間桁架開裂后的箱形截面受扭構(gòu)件，其受力可比擬成空間桁架(hngji)：縱筋：縱筋為受拉弦桿，箍筋為受拉腹桿，斜裂縫間的混凝土為斜壓腹桿。為受拉弦桿，箍筋為受拉腹桿，斜裂縫間的混凝土為斜壓腹桿。第16頁/共25頁第十七頁，共26頁。 鋼筋混凝土純扭構(gòu)件鋼筋混凝土純扭構(gòu)件(gujin)的試驗(yàn)結(jié)果表明，構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果表明，構(gòu)件(gujin)的抗扭承載力由混凝土的抗扭承載力的抗扭承載力由混凝土的抗扭承載力Tc和箍筋與縱筋的抗扭承載力和箍筋與縱筋的抗扭承載力Ts兩部分構(gòu)成，

11、即兩部分構(gòu)成，即scuTTT 規(guī)范采用的方法是先確定有關(guān)的基本變量，然后根據(jù)大量的規(guī)范采用的方法是先確定有關(guān)的基本變量，然后根據(jù)大量的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，從而實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，從而(cng r)得到抗扭承載力計算的經(jīng)驗(yàn)公式得到抗扭承載力計算的經(jīng)驗(yàn)公式corstyvttuAsAfWfTT12.135.0第17頁/共25頁第十八頁，共26頁。抗扭縱筋和箍筋強(qiáng)度抗扭縱筋和箍筋強(qiáng)度(qingd)比比z 由于受扭鋼筋(gngjn)由箍筋和受扭縱筋兩部分鋼筋(gngjn)組成，其受扭性能及其極限承載力不僅與配筋量有關(guān)，還與兩部分鋼筋(gngjn)的配筋強(qiáng)度比z 有關(guān)。yvycorststlffuAs

12、A1試驗(yàn)表明，當(dāng)試驗(yàn)表明，當(dāng)0.5z 2.0范圍時，受扭破壞時縱筋和箍筋基本上都能達(dá)范圍時，受扭破壞時縱筋和箍筋基本上都能達(dá)到屈服到屈服(qf)強(qiáng)度。但由于配筋量的差別，屈服強(qiáng)度。但由于配筋量的差別，屈服(qf)的次序是有先后的次序是有先后的。的。規(guī)范建議取規(guī)范建議取0.6z 1.7，設(shè)計中通常取，設(shè)計中通常取z =1.01.3。第18頁/共25頁第十九頁，共26頁。規(guī)范(gufn)受扭承載力計算公式適用條件：l為避免配筋過多產(chǎn)生為避免配筋過多產(chǎn)生(chnshng)超筋脆超筋脆性破壞性破壞tccWfT2 . 0l為防止為防止(fngzh)少筋脆性破壞少筋脆性破壞yvtstststffbsA28

13、. 02min,1,min0.85stlttltlyAfbhfc混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，當(dāng) fcu,k C50時，取時，取 =1.0； c當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級為C80時，取時，取 =0.8；其間按線性內(nèi)插法取用或；其間按線性內(nèi)插法取用或查表查表5-1。c第19頁/共25頁第二十頁，共26頁。2T形和工字形截面純扭構(gòu)件(gujin)承載力計算結(jié)構(gòu)的受扭承載力滿足腹板的完整性原則(yunz)，T形或工字形截面可劃分?jǐn)?shù)個矩形塊分別計算。TWWTttwwTWWTttff TWWTttff（1）腹板（2）受壓翼緣（3）受拉翼緣第20頁/共25頁第二十一頁，共26頁。tft

14、ftwtWWWW)3(62bhbWtw)(22bbhWfftf)(22bbhWfftf求得各矩形塊承受的扭矩后，確定各自所需的抗扭縱向鋼筋及抗扭箍筋面積(min j)，最后再統(tǒng)一配筋。第21頁/共25頁第二十二頁，共26頁。3箱形截面鋼筋(gngjn)混凝土純扭構(gòu)件whwwhhhthwhtbhtbbhbWbt2362)3(65 . 222sAAfWfTcorstyvtth12 . 135. 0第22頁/共25頁第二十三頁，共26頁。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(yunl)第 6 章主主 頁頁目目 錄錄上一章上一章(y zhn)下一章下一章(y zhn)幫幫 助助 值仍按公式（值仍按公式（6-9）計算）計算 ，且應(yīng)，且應(yīng)0.6 1.7符合的符合的要求要求 ，當(dāng)1.7 時，取1.7 。剪扭構(gòu)件剪扭構(gòu)件一般剪扭構(gòu)件一般剪扭構(gòu)件0svyv0tt25.