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文本一:弯剪扭构件承载力的计算

对于工程中大多处于弯矩、剪力、扭矩共同作用的受扭构件,其受扭承载力的大小与受弯和受剪承载力是相互影响的。也就是说,构件的受扭承载力随同时作用的弯矩、剪力的大小而发生变化;同样,构件的受弯和受剪承载力也随同时作用的扭矩大小而发生变化。对于这样的复杂受力构件,其各类承载力之间存在显著的相关性,必须加以考虑。

8.4.1 破坏形式

处于弯矩、剪力和扭矩共同作用下的钢筋混凝土结构,构件的破坏特征及其承载力,与构件截面所受内力及构件的内在因素有关。对于截面所受内力,考虑其弯矩和扭矩的相对大小或剪力和扭矩的相对大小;构件的内在因素则是指构件的截面尺寸,配筋及材料强度。试验表明,弯剪扭构件主要有三种破坏类型:弯型破坏、扭型破坏和剪扭型破坏。

如第5章所述,受弯矩和剪力作用的构件斜截面会发生剪压破坏。对于弯剪扭共同作用下的构件,除了前述的三种破坏形态外,若剪力作用十分显著而扭矩较小时,还会发生与剪压破坏十分相近的剪切破坏形态。扭矩值相比其他两者小到一定程度时,将不起控制作用。

8.4.2 弯剪扭构件的承载力计算

构件在扭矩作用下处于三维应力状态,平截面假定已不适用,对于非线性的混凝土材料和开裂后的钢筋混凝土结构,在弯剪扭共同作用下准确的理论计算难度更大。为便于工程设计使用,《混凝土规范》以变角度空间桁架模型为基础,结合大量试验结果,给出了弯扭及剪扭构件扭曲截面的实用配筋计算方法。

1、剪力和扭矩共同作用下构件承载力计算

试验结果表明,同时受到剪力和扭矩作用的构件,其承载力低于剪力和扭矩单独作用时的承载力。考虑两者的剪应力在构件一个侧面上属叠加关系,但要完全分开通过计算来确定又十分困难。为简单起见,对截面中的箍筋可按受扭承载力和受剪承载力分别计算其用量,然后进行叠加;对于混凝土部分在剪扭承载力计算中,有一部分被重复利用,对其抗扭和抗剪能力应予以降低。《混凝土规范》采用折减系数来考虑剪扭共同作用的影响。

(1) 对于一般的矩形截面构件:

剪扭构件的受剪承载力

            (8-16)

剪扭构件的受扭承载力

            (8-17)

其中,表达式为:

            (8-18)

对集中荷载作用下独立的钢筋混凝土剪扭构件(包括作用有多种荷载,且集中荷载对支座截面或节点边缘所产生的剪力值占总剪力值的75%以上的情况),式(8-16)应改为:

            (8-19)

且公式之中的剪扭构件混凝土承载力降低系数应按下式计算:

            (8-20)

按式(8-18)和式(8-20)计算得出的剪扭构件混凝土承载力降低系数值,若小于0.5,则不考虑扭矩对混凝土受剪承载力的影响,故此时取=0.5;若大于1.0,则可不考虑剪力对混凝土受扭承载力的影响,故此时取=1.0。λ为计算截面的剪跨比,按第5章所述采用。

(2) 箱型截面的钢筋混凝土一般剪扭构件

注意:箱型截面涉及到一个壁厚影响系数对混凝土受扭承载力的修正。

(3) T 形和I 形截面剪扭构件

注意:计算中截面的划分原则和受扭塑性抵抗矩的分配原则。

2、弯矩、剪力和扭矩共同作用下构件承载力计算

矩形、T 形、I 形和箱形截面钢筋混凝土弯剪扭构件配筋计算的一般原则是:

纵向钢筋应按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力分别按所需的钢筋截面面积和相应的位置进行配置,箍筋应按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力分别按所需的箍筋截面面积和相应的位置进行配置。

3、轴力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下构件承载力计算

在轴向压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下钢筋混凝土矩形截面框架柱,纵向钢筋应按受弯构件的正截面受弯承载力和剪扭构件的受扭承载力分别计算并按所需的钢筋截面面积,在相应的位置进行配置,箍筋应按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力分别计算并按所需的箍筋截面面积在相应的位置进行配置。注意在相关公式中要考虑轴向压力的影响。

最后修改: 2019年09月5日 Thursday 09:01