土木建筑第7章受扭构件扭曲截面承载力.ppt
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1、第第 7 章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力教材作者:梁兴文教材作者:梁兴文课件制作:黄课件制作:黄 炜炜课件审查:周铁钢课件审查:周铁钢 混凝土结构设计原理混凝土结构设计原理主要内容:主要内容:主要内容:主要内容:概述概述纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 复合受扭构件承载力计算复合受扭构件承载力计算重点:重点:重点:重点:第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力 7.1 7.1 概述概述纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 复合受扭构件承载力计算复合受扭构件承载力计算第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面
2、承载力 7.1 7.1 概述概述1 1 受扭构件在工程中的应用受扭构件在工程中的应用 受扭构件所受扭矩分为受扭构件所受扭矩分为(a) 平衡扭矩平衡扭矩 和和 (b) 协调扭矩协调扭矩 纯扭构件很少,大部分为弯、剪、扭共同工作。纯扭构件很少,大部分为弯、剪、扭共同工作。第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力 7.1 7.1 概述概述 平衡扭矩平衡扭矩 由荷载直接作用,可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩由荷载直接作用,可用平衡条件直接求得的扭矩称平衡扭矩 。如。如厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺旋楼梯都厂房中受吊车横向刹车力作用的吊车梁、雨蓬梁、曲梁和螺
3、旋楼梯都属于这一类扭矩作用的构件。属于这一类扭矩作用的构件。 协调扭矩协调扭矩 在超静定结构中,由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩在超静定结构中,由变形协调使截面产生的扭矩称协调扭矩 。如。如现浇框架结构中的边主梁,当次梁在荷载作用下受弯变形时,边主梁对现浇框架结构中的边主梁,当次梁在荷载作用下受弯变形时,边主梁对次梁梁端的转动产生约束作用,根据变形协调条件,可以确定次梁梁端次梁梁端的转动产生约束作用,根据变形协调条件,可以确定次梁梁端由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩,该负弯矩即为主梁所承受的由于主梁的弹性约束作用而引起的负弯矩,该负弯矩即为主梁所承受的扭矩作用。扭矩作用。第第7 7章章
4、 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力7.2 7.2 纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 1 1 试验研究分析试验研究分析 (1)矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能)矩形截面素混凝土纯扭构件的受扭性能 a 当外扭矩较小时,受力情况类似于弹性体,如图当外扭矩较小时,受力情况类似于弹性体,如图 a 。 b 随扭距增大,首先在长边中点达到随扭距增大,首先在长边中点达到 ;由于混凝土的塑性性能,;由于混凝土的塑性性能,构件并未开裂,如构件并未开裂,如图图b。 c 随扭矩增大,塑性应力重分布,逐渐充分。最后,在构件长边首先出现与构随扭矩增大,塑性应力重分布,逐渐充分。最后,在构
5、件长边首先出现与构件纵轴呈件纵轴呈45450 0斜裂缝,并很快向两窄面发展,最后形成三面开裂一面受压的空斜裂缝,并很快向两窄面发展,最后形成三面开裂一面受压的空间扭曲破坏面,表现出明显的脆性。间扭曲破坏面,表现出明显的脆性。第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力7.2 7.2 纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 (2)矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能)矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的受扭性能 破坏形破坏形态: a 当箍筋与当箍筋与纵筋适当筋适当时,发生适筋受扭破坏;生适筋受扭破坏;纵筋,箍筋先屈服,后混凝土被筋,箍筋先屈服,后混凝土被压碎碎 。 b 当当
6、钢箍与箍与纵筋配置筋配置过少,或箍筋少,或箍筋间距距过大,其破坏与素混凝土构件破坏相似,大,其破坏与素混凝土构件破坏相似,呈脆性破坏,称呈脆性破坏,称为少筋受扭破坏(限制最小配筋率和最大箍筋少筋受扭破坏(限制最小配筋率和最大箍筋间距)。距)。 c 当两种当两种钢筋均筋均过量量时,混凝土被,混凝土被压碎,碎,为脆性破坏,称脆性破坏,称为超筋受扭破坏(限超筋受扭破坏(限制最大配筋率或最小截面尺寸)。制最大配筋率或最小截面尺寸)。 d 当当钢箍和箍和纵筋中一种配置合适,另一种配置筋中一种配置合适,另一种配置过多,称多,称为部分超筋受扭破坏,部分超筋受扭破坏,有一部分塑性,但有一部分塑性,但较小(受扭
7、小(受扭纵筋与箍筋的配筋筋与箍筋的配筋强强度比度比适中)。适中)。第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力7.2 7.2 纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算2 2 钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩钢筋混凝土纯扭构件的开裂扭矩 (1)矩形截面纯扭构件)矩形截面纯扭构件矩形截面纯扭构件开裂扭矩:近似等于素混凝土受扭构件,且最大主拉应力发生在截面矩形截面纯扭构件开裂扭矩:近似等于素混凝土受扭构件,且最大主拉应力发生在截面 长边的中点长边的中点 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范偏于安全地取偏于安全地取: 受扭构件截面受扭塑性抵抗矩受扭构件截面受扭塑性抵抗矩第第7
8、7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力7.2 7.2 纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 (2)T形形形截面纯扭构件形截面纯扭构件 分别为腹板、受压翼缘、受拉翼缘部分的受扭塑性抵抗矩分别为腹板、受压翼缘、受拉翼缘部分的受扭塑性抵抗矩 当翼缘较大时,以上公式应满足当翼缘较大时,以上公式应满足:及及第第7 7章章 受扭构件扭曲截面承载力受扭构件扭曲截面承载力7.2 7.2 纯扭构件扭曲截面承载力计算纯扭构件扭曲截面承载力计算 3 3 纯扭构件的受扭承载力纯扭构件的受扭承载力 (1)纯扭构件的力学模型)纯扭构件的力学模型空间桁架模型空间桁架模型第第7 7章章 受扭构件
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