建筑力學與結構課件：鋼筋混凝土受扭構件

鋼筋混凝土受扭構件目錄受壓構件構造要求01受扭構件的破壞形態(tài)02受扭構件的構造要求033上節(jié)課知識回顧本節(jié)課

目標和學習重點1、了解鋼筋混凝土受壓構件的構造要求2、了解鋼筋混凝土受扭構件的破壞形態(tài)3、掌握鋼筋混凝土受扭構件的構造要求1、軸心受壓構件承載力計算2、偏心受壓構件承載力12.1砼柱構造要求

軸心受壓構件

受壓構件偏心受壓構件雙向偏心受壓構件單向偏心受壓構件1.材料強度等級《混凝土規(guī)范》規(guī)定受壓鋼筋的最大抗壓強度為400N/mm2，提倡應用高強、高性能鋼筋，規(guī)定梁、柱縱向受力普通鋼筋應采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋；箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋。主要混凝土承擔壓力，宜用較高強度，一般采用C25～C50（1）混凝土柱中不宜選用高強度鋼筋。受壓鋼筋應變受到砼極限壓應變值的限制，高強度鋼筋的受壓強度不能充分發(fā)揮（2）鋼筋12.1構造要求2.截面形式及截面尺寸鋼筋混凝土受壓構件通常采用方形或矩形截面，以便制作模板。軸心受壓柱偏心受壓柱正方形圓形多邊形矩形工字形T形方形和矩形截面柱：尺寸不宜小于250×250mm

邊長800mm以下，取50mm的倍數(shù)

；邊長800mm以上，取100mm的倍數(shù)

12.1砼柱構造要求3.縱向受力鋼筋軸心受壓構件的荷載主要由混凝土承擔，設置縱向受力鋼筋的目的是：

協(xié)助混凝土承受壓力，以減小構件尺寸；

承受可能的彎矩，以及混凝土收縮和溫度變形引起的拉應力；

防止構件突然的脆性破壞。

以保證鋼筋骨架的剛度，減少鋼筋在施工時縱向彎曲及減少箍筋用量。直徑不宜小于12mm，通常采用12～32mm，宜配置粗鋼筋（2）直徑12.1砼柱構造要求3.縱向受力鋼筋

鋼筋根數(shù)與布置偏壓矩形截面柱縱筋布置于偏心力作用平面相垂直的兩側邊雙軸對稱布置軸壓方形或矩形截面柱縱筋不少于４根周邊均勻布置軸壓圓形截面柱不宜少于8根不應少于6根周邊均勻布置周邊均勻布置周邊均勻布置雙軸對稱布置12.1砼柱構造要求

偏心受壓柱的截面高度不小于600mm時，在柱的側面上應設置直徑不小于10mm的縱向構造鋼筋，并相應設置復合箍筋或拉筋12.1砼柱構造要求3.縱向受力鋼筋

構造鋼筋4.箍筋箍筋的作用：架立縱向鋼筋

承擔剪力和扭矩

并與縱筋一起形成對芯部混凝土的圍箍約束。箍筋間距，當搭接鋼筋為受拉時，不應大于5d（d為受力鋼筋中最小直徑），且不應大于100mm；當搭接鋼筋為受壓時，不應大于10d，且不應大于200mm。12.1砼柱構造要求當柱中各邊縱向鋼筋不多于3根時（圖5.3b），或者柱截面短邊b≤400mm但各邊縱筋不多于4根時（圖5.3a）(復合箍筋的直徑、間距與前述箍筋相同)

設置單個箍筋12.1砼柱構造要求4.箍筋

單個箍筋/復合箍筋對于截面形狀復雜的構件，不可采用具有內(nèi)折角的箍筋。其原因是，內(nèi)折角處受拉箍筋的合力向外，使該處混凝土保護層崩裂。

12.1砼柱構造要求4.箍筋

復雜截面12.偏心受壓構件承載力計算1.偏心受壓構件的破壞特征偏心受壓構件在軸向力N和彎矩M的共同作用時，等效于承受一個偏心距為

的偏心力N的作用。因此，隨著

的改變，偏心受壓構件的受力性能和破壞形態(tài)介于軸心受壓和受彎之間。按照軸向力的偏心距和配筋情況的不同，偏心受壓構件的破壞可分為受拉破壞和受壓破壞兩種情況。當e0

很小時，接近軸壓；當e0

較大時，接近受彎構件。2.受拉破壞破壞條件：當軸向壓力偏心距e0較大，且縱向受拉鋼筋配置不太多時。破壞特征：構件受軸向壓力Ｎ后，離Ｎ較遠一側的截面受拉，另一側截面受壓。當Ｎ增加到一定程度，首先在受拉區(qū)出現(xiàn)橫向裂縫，隨著荷載的增加，裂縫不斷發(fā)展和加寬,荷載載繼續(xù)加大，受拉鋼筋首先達到屈服，并形成一條明顯的主裂縫，受壓區(qū)高度迅速減小。最后，受壓區(qū)邊緣出現(xiàn)縱向裂縫，受壓區(qū)混凝土被壓碎而導致構件破壞。此時，受壓鋼筋一般也能屈服。由于受拉破壞通常在軸向壓力偏心距較大時發(fā)生，故習慣上也稱為大偏心受壓破壞。受拉破壞有明顯預兆，屬于延性破壞。受拉破壞形態(tài)12.偏心受壓構件承載力計算3.受壓破壞破壞條件：：當構件的軸向壓力的偏心距

較小，或偏心距

雖然較大但配置的受拉鋼筋過多時。破壞特征：加荷后整個截面全部受壓或大部份受壓，靠近軸向壓力N一側的混凝土壓應力較高，遠離軸向壓力一側壓應力較小甚至受拉。隨著荷載N逐漸增加，靠近軸N一側混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，進而混凝土達到極限壓應

變被壓碎，受壓鋼筋

的應力也達到fy′，遠離N一側的鋼筋

可能受壓，也可能受拉，但因本身截面應力太小，或因配筋過多，都達不到屈服強度（圖5.10）。由于受壓破壞一般在軸向壓力偏心距

較小時發(fā)生，故習慣上也稱為小偏心受壓破壞。受壓破壞無明顯預兆，屬脆性破壞。受壓破壞形態(tài)12.偏心受壓構件承載力計算4.受拉破壞與受壓破壞的界限受拉破壞與受彎構件正截面適筋破壞類似，而受壓破壞類似于受彎構件正截面的超筋破壞，故兩種偏心受壓破壞的界限條件與受彎構件兩種破壞的界限條件也必然相同?！軐俅笃氖軌浩茐模唬緸樾∑氖軌浩茐?。其中與受彎構件的相同。受拉破壞（大偏心受壓）：受拉鋼筋先屈服而后受壓混凝土被壓碎界限破壞：受拉鋼筋屈服的同時受壓混凝土被壓碎受壓破壞（小偏心受壓）：靠近軸向壓力處混凝土被壓碎破壞12.偏心受壓構件承載力計算軸心受拉構件正截面承載力計算公式如下:12.4軸心受拉構件正截面承載力計算Nu=fyAs【例5-4】已知某鋼筋混凝土屋架下弦，截面尺寸bxh=200mmx150mm，其所受的軸心拉力設計值為345.6kN，混凝土強度等級C30，鋼筋為HRB400（fy=360N/mm2），最小配筋率要求0.2%。求截面配筋。12.4軸心受拉構件正截面承載力計算【解】As=N/fy=345.6x103/360=960mm2選用4C18，As=1017mm2復核最小配筋率:As.min=ρminbh=0.2%x200x150=60mm2<As=1017mm2，故滿足。P164頁，練習第5題5.已知某鋼筋混凝土軸心受拉構件，截面尺寸bxh=300mmx500mm，其所受的軸心拉力設計值為666.6kN，混凝土強度等級C30，鋼筋為HRB400（fy=360N/mm2），最小配筋率要求0.2%。求截面配筋。12.4軸心受拉構件正截面承載力計算

12.鋼筋混凝土受扭構件概念：鋼筋混凝土結構中，承受扭矩的構件統(tǒng)稱為受扭構件。實際工程中，單純受扭的構件是很少的，扭矩作用在構件上的同時往往存在彎矩和剪力的作用。例如，鋼筋混凝土雨棚梁等

實際工程中的受扭構件（a）雨棚梁；

（b）框架邊梁；

（c）吊車梁12.鋼筋混凝土受扭構件的受力特點以純扭作用下的鋼筋混凝土矩形截面構件為例。當構件扭力較小時，截面上的應力與應變的關系處于彈性階段，純扭構件截面上僅有剪應力τ作用，截面上的剪應力流的分布圖如圖所示。

純扭構件截面應力試驗表明：矩形截面素混凝土構件在扭矩作用下，構件形成一個三面受拉、一面受壓的斜向空間曲面，構件隨即破壞，該破壞具有典型的脆性破壞性質(zhì)。實際工程中通常在構件中配置縱筋和箍筋來承受扭矩。純扭構件應力狀態(tài)及斜裂縫（a）破壞過程；（b）斜向空間曲面12.鋼筋混凝土受扭構件的受力特點鋼筋混凝土構件在扭矩作用下，結構的破壞特征主要與配筋數(shù)量有關：1.適筋破壞首先是混凝土三面開裂，然后與開裂面相交的抗扭箍筋和抗扭縱筋達到屈服強度，最終受壓面混凝土被壓碎而導致構件破壞。其破壞類似于受彎構件的適筋梁，屬延性破壞，在實際工程應普遍應用。2.少筋破壞構件在扭矩作用下，斜裂縫突然出現(xiàn)并迅速開展，與斜裂縫相交的受扭鋼筋超過屈服強度被拉斷，隨即構件破壞。破壞形態(tài)和性質(zhì)同無筋混凝土受扭構件，其破壞類似于受彎構件的少筋梁，屬脆性破壞，在實際工程應予避免。12.鋼筋混凝土受扭構件的破壞形態(tài)3.超筋破壞構件在扭矩作用下，抗扭箍筋和抗扭縱筋均未達到屈服，受壓區(qū)混凝土首先達到抗壓強度而破壞。構件破壞時構件的變形和裂縫均較小，其破壞類似于受彎構件的超筋梁，屬脆性破壞，在實際工程應予避免。4.部分超筋破壞當混凝土受扭構件的縱筋和箍筋比率相對較大時，即一種鋼筋配置數(shù)量較多，另一種配置數(shù)量較少時，隨著扭矩的增加，配置數(shù)量較少的鋼筋達到屈服點，最后受壓區(qū)混凝土達到抗壓強度而破壞。破壞時，配置數(shù)量較多的鋼筋未達到屈服點，構件有一定的延性性質(zhì)。12.鋼筋混凝土受扭構件的破壞形態(tài)1.受扭縱筋間距不應大于200mm，也不應大于梁截面短邊長度受扭縱筋應沿構件截面周邊均勻對稱布置。矩形截面四角、T形及Ι字形截面各分塊矩形的四角，均必須設置受扭縱筋接頭和錨固要求均應按受拉鋼筋考慮12.鋼筋混凝土受扭構件的構造要求12鋼筋混凝土受扭構件12.3鋼筋混凝土受扭構件的構造要求2.受扭箍筋設置同受剪箍筋，必須為封閉式，且沿截面周邊布置；復合箍筋的截面內(nèi)部箍筋不應計入受扭箍筋面積未端應做成135°的彎鉤，彎鉤平直段錨入混凝土