7.6 扭曲截面承载力计算

7.6.1~7.6.2

扭曲截面承载力计算的截面限制条件是以

的试验为依据的。公式 (7.6.1-1) 、公式(7.6.1-2) 的规定是为了保证构件在破坏时混凝土不首先被压碎。包括高强混凝土构件在内的超配筋纯扭构件试验研究表明,原规范相应公式的安全度略低,为此,在公式 (7.6.1-1)、(7.6.1-2) 中的纯扭构件截面限制条件取用;当的条件下,公式 (7.6.1-1) 、公式 (7.6.1-2) 可与本规范第7.5.1条的公式相协调。

在原规范规定的基础上,给出了公式 (7.6.2-1) 、公式(7.6.2-2),其中增加了箱形截面构件截面限制条件以及按构造要求配置纵向钢筋和箍筋的条件等有关内容。

 

7.6.3

本条对常用的 形、 形和箱形截面受扭塑性抵抗矩的计算方法作了具体规定。

形、 形截面划分成矩形截面的方法是:先按截面总高度确定腹板截面,然后再划分受压翼缘和受拉翼缘。

本条提供的截面受扭塑性抵抗矩公式是近似的,主要是为了方便受扭承载力的计算。

 

7.6.4

公式 (7.6.4-1) 是根据试验统计分析后,取用试验数据的偏下值给出的。经对高强混凝土纯扭构件的试验验证,该公式仍然适用。

试验表明,当值在 0.5~2.0 范围内,钢筋混凝土受扭构件破坏时其纵筋和箍筋基本能达到屈服强度。为稳妥起见,取限制条件为:

。当 时,取;当左右时为钢筋达到屈服的最佳值。因截面内力平衡的需要,对不对称配置纵向钢筋截面面积的情况,在计算中只取对称布置的纵向钢筋截面面积。

预应力混凝土纯扭构件的试验表明,预应力提高受扭承载力的前提是纵向钢筋不能屈服,当预加力产生的混凝土法向压应力不超过规定的限值时,纯扭构件受扭承载力可提高。考虑到实际上应力分布不均匀性等不利影响,在条文中取提高值为

,且仅限于偏心距的情况;在计算时,不考虑预应力钢筋的作用。

试验还表明,预应力对承载力的有利作用,应有所限制,因此当

时,应取

 

7.6.6

对受纯扭作用的箱形截面构件,,试验表明,一定壁厚箱形截面的受扭承载力与实心截面是类同的。在公式 (7.6.6) 中的混凝土项受扭承载力与实心截面的取法相同,即取箱形截面开裂扭矩的 50%,此外,尚应乘以箱形截面壁厚的影响系数;钢筋项受扭承载力取与实心矩形截面相同。通过国内外试验结果比较,公式 (7.6.6) 的取值是稳妥的。

 

7.6.7

试验研究表明,轴向压力对纵筋应变的影响十分显著;由于轴向压力能使混凝土较好地参加工作,同时又能改善混凝土的咬合作用和纵向钢筋的销栓作用,因而提高了构件的受扭承载力。在本条公式中考虑了这一有利因素,它对受扭承载力的提高值偏安全地取为

试验表明,当轴向压力大于 时,构件受扭承载力将会逐步下降,因此,在条文中对轴向压力的上限值作了稳妥的规定。

 

7.6.8

无腹筋剪扭构件试验表明,无量纲剪扭承载力的相关关系可取四分之一圆的规律;对有腹筋剪扭构件,假设混凝土部分对剪扭承载力的贡献与无腹筋剪扭构件一样,也可取四分之一圆的规律。

本条公式适用于钢筋混凝土和预应力混凝土剪扭构件,它是根据有腹筋构件的剪扭承载力为四分之一圆的相关曲线作为校准线,采用混凝土部分相关、钢筋部分不相关的近似拟合公式,此时,可找到剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数,其值略大于无腹筋构件的试验结果,采用此值后与有腹筋构件的四分之一圆相关曲线较为接近。

经分析表明,在计算预应力混凝土构件的时,可近似取与非预应力构件相同的计算公式,而不考虑预应力合力的影响。

 

7.6.9

本条规定了 形和 形截面剪扭构件承载力计算方法。腹板部分要承受全部剪力和分配给腹板的扭矩,这样的规定可与受弯构件的受剪承载力计算相协调;翼缘仅承受所分配的扭矩,但翼缘中配置的箍筋应贯穿整个翼缘。

 

7.6.10

根据钢筋混凝土箱形截面纯扭构件受扭承载力计算公式(7.6.6) 并借助第 7.6.8 条剪扭构件的相同方法,可导出公式(7.6.10-1) 至公式 (7.6.10-3) ,经与箱形截面试件的试验结果比较,所提供的方法是相当稳妥的。

 

7.6.11

对弯剪扭构件,当时,剪力对构件承载力的影响可不予考虑,此时,构件的配筋由正截面受弯承载力和受扭承载力的计算确定;同理,

时,扭矩对构件承载力的影响可不予考虑,此时,构件的配筋由正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的计算确定。

 

7.6.12

分析表明,按照本条规定的配筋方法,其受弯承载力、受剪承载力与受扭承载力之间具有相关关系,且与试验的结果大致相符。

 

7.6.13~7.6.15

在钢筋混凝土矩形截面框架柱受剪扭承载力计算中,考虑了轴向压力的有利作用。经分析表明,在 计算公式中可不考虑轴向压力的影响,仍可按公式 (7.6.8-5) 进行计算。

时,可忽略扭矩对框架柱承载力的影响。

 

7.6.16

钢筋混凝土结构的扭转,应区分两种不同的类型:

1. 平衡扭转:由平衡条件引起的扭转,其扭矩在梁内不会产生内力重分布。

2. 协调扭转:由于相邻构件的弯曲转动受到支承梁的约束,在支承梁内引起的扭转,其扭矩会由于支承梁的开裂产生内力重分布而减小,条文给出了宜考虑内力重分布影响的原则要求。

由试验可知,对独立的支承梁,当取扭矩调幅不超过 40%时,按承载力计算满足要求且钢筋的构造符合本规范第 10.2.5 条和第 10.2.12 条的规定时,相应的裂缝宽度可满足规范规定的要求。

为了简化计算,国外一些规范常取扭转刚度为零,即取扭矩为零的方法进行配筋。此时,为了保证支承构件有足够的延性和控制裂缝的宽度,就必须至少配置相当于开裂扭矩所需的构造钢筋。