单元14 钢筋混凝土受扭构件承载力计算 |
【学习目标】 1、会进行纯扭构件设计计算，能准确绘制和识读其结构施工图； 2、能够看懂雨蓬的结构施工图，并且可以指导工人钢筋下料； 【知识点】 矩形截面纯扭构件承载力计算；矩形截面弯剪扭构件承载力计算；受扭构件的构造要求。 |
【工作任务】 项目 板式雨篷设计 １、绘制识读雨蓬结构施工图 ２、指导工人进行雨蓬的钢筋下料施工 |
【教学设计】 本单元的教学内容是受扭构件。本单元教学围绕2个工作任务展开。教学分6个步骤完成，工地现场参观，认识受扭构件——教师教学（按知识点分别依次教学）——学生识读工地受扭构件图纸(提出问题，教师解答)——现场检验工人加工的钢筋是否合格——学生分小组讨论，交流心得——教师、工程师针对发现问题和学生交流心得 14.1 钢筋混凝土受扭构件 图14.1 受扭构件 (a)吊车梁 (b)边梁 图14.2钢筋混凝土受扭构件 (a)雨蓬梁 (b)折线梁 (c)框架边梁 (d)吊车梁 |
如图14.1，14.2受扭构件 静定受扭构件（平衡扭转）： 超静定受扭构件（约束扭转）： 两类受扭构件：平衡扭转和约束扭转 构件中的扭矩可以直接由荷载静力平衡求出，与构件刚度无关，如图所示支承悬臂板的梁、偏心荷载作用下的梁（箱形梁、吊车梁），称为平衡扭转。对于平衡扭转，受扭构件必须提供足够的抗扭承载力，否则不能与作用扭矩相平衡而引起破坏。 在超静定结构，若扭矩是由相邻构件的变形受到约束而产生的，扭矩大小与受扭构件的抗扭刚度有关，称为约束扭转。对于约束扭转，由于受扭构件在受力过程中的非线性性质，扭矩大小与构件受力阶段的刚度比有关，不是定值，需要考虑内力重分布进行扭矩计算。 |
【实训练习】参观黄冈附近的一些框架结构施工工地，分析、认知那些构件是受扭构件及属于哪类受扭构件。 14.2矩形截面钢筋混凝土纯扭构件承载力计算 14.2．1 纯扭构件的试验研究 |
图14.3 扭矩-扭转角曲线 图14.4钢筋混凝土受扭试件的破坏开转图 图14.5纯扭构件开裂后的性能 |
1、开裂前的应力状态 |
裂缝出现前，钢筋混凝土纯扭构件的受力与弹性扭转理论基本吻合。由于开裂前受扭钢筋的应力很低，分析时可忽略钢筋的影响。矩形截面受扭构件在扭矩T作用下截面上的剪应力分布情况，最大剪应力tmax发生在截面长边中点 由材料力学知，构件侧面产生主拉应力stp和主压应力scp，stp = scp = tmax。主拉应力和主压应力迹线沿构件表面成螺旋型。当主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，在构件中某个薄弱部位形成裂缝，裂缝沿主压应力迹线迅速延伸。对于素混凝土构件，开裂会迅速导致构件破坏，破坏面呈一空间扭曲曲面。 由前述主拉应力方向可见，受扭构件最有效的配筋应形式是沿主拉应力迹线成螺旋形布置。但螺旋形配筋施工复杂，且不能适应变号扭矩的作用。因此，实际受扭构件的配筋是采用箍筋与抗扭纵筋形成的空间配筋方式。 |
2、裂缝出现后的性能 |
开裂前，T-q 关系基本呈直线关系。开裂后，由于部分混凝土退出受拉工作，构件的抗扭刚度明显降低，T-q 关系曲线上出现一不大的水平段。对配筋适量的构件，开裂后受扭钢筋将承担扭矩产生的拉应力，荷载可以继续增大，T-q 关系沿斜线上升，续增大，T-q 关系沿斜线上升，裂缝不断向构件内部和沿主压应力迹线发展延伸，在构件表面裂缝呈螺旋状。当接近极限扭矩时，在构件长边上有一条裂缝发展成为临界裂缝，并向短边延伸，与这条空间裂缝相交的箍筋和纵筋达到屈服，T-q 关系曲线趋于水平。最后在另一个长边上的混凝土受压破坏，达到极限扭矩。 |
1）、破坏特征 按照配筋率的不同，受扭构件的破坏形态也可分为适筋破坏、少筋破坏和超筋破坏。 ◆ 对于箍筋和纵筋配置都合适的情况，与临界（斜）裂缝相交的钢筋都能先达到屈服，然后混凝土压坏，与受弯适筋梁的破坏类似，具有一定的延性。破坏时的极限扭矩与配筋量有关。 |
本文发布于:2023-06-07 03:16:11，感谢您对本站的认可！
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