第4章钢筋混凝土受扭构件.docx
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1、第4章 钢筋混凝土受扭构件思考题4-1、矩形截面钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态与什么因素有关?有哪几种破坏形态?各有什么特点?答:(1)破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率有关,还与纵筋与箍筋的配筋强度比 有关。(2)破坏形态:少筋破坏、超筋破坏、部分超筋破坏、适筋破坏。(3)特点:1)少筋破坏构件是裂缝一旦形成构件马上破坏,开裂扭矩与破坏扭矩相等。其破坏特征类似于素混凝土构件,明显预兆为脆性破坏。2) 超筋破坏时钢筋未屈服,构件即由于斜裂缝间的混凝土被压碎而破坏,也无明显预兆为脆性破坏。3)适筋破坏是受扭纵筋和受扭箍筋的配筋率合适时,当构件三面开裂产生45斜裂缝后,与斜裂缝相交的受扭钢筋屈服后
2、,还可以继续加荷载,直到混凝土第四面混凝土被压碎,属塑性破坏。4)部分超筋破坏纵筋与箍筋的配筋强度比不合适时,破坏时纵筋或箍筋未屈服。其塑性比适筋差,但好于少筋破坏、超筋破坏。4-2、钢筋混凝土纯扭构件破坏时,在什么条件下,纵向钢筋和箍筋都会先达到屈服强度,然后混凝土才压坏,即产生延性破坏?答:(1)为防止超筋截面尺寸不能太小规范规定截面尺寸应满足:T 0.2cfcWt (2)为防止少筋破坏规范规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足:受扭箍筋: (4-7)受扭纵筋: (4-8)(3)为防止部分超筋破坏:规范通过限定受扭纵筋与箍筋配筋强度比 的取值,对钢筋用量比进行控制。4-3、简述和t的意义和取
3、值限制。称放置,并且四角必须放置答:(1)抗扭纵筋和箍筋其中某一种抗扭钢筋配置过多时,也会使这种钢筋在构件破坏时不能达到屈服强度,为使两种钢筋充分利用,就必须把纵筋和箍筋在数量上和强度上的配比控制在合理的范围之内。规范将受扭纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积称为配筋强度比,通过限定的取值对钢筋用量比进行控制。 试验表明:当在0.52.0之间变化时,纵筋与箍筋在构件破坏时基本上都能达到屈服强度,为慎重起见,建议取的适用条件为: 0.6 1.7 当1.2左右时为两种钢筋达到屈服的最佳值。(2)试验表明:在剪力和扭矩共同作用下, 混凝土的抗剪能力和抗扭能力分别降低,随着扭矩的增大,构件的受剪承载力逐渐
4、降低;同时随着剪力、的增大,构件的抗扭承载力逐渐降低,这种现象就叫剪力和扭矩的相关性。 为简化计算规范给出了剪扭构件混凝土承载力影响系数t4-4、受扭构件中,受扭纵向钢筋为什么要沿截面周边对称放置,并且四角必须放置?答:因为受扭构件破坏时,首先从长边的中点先破坏,然后向两边延伸最后形成三面开裂,一面受压空间曲面斜裂缝,所以受扭纵向钢筋应沿截面周边对。4-5、简述抗扭钢筋的构造要求。(1)为防止超筋截面尺寸不能太小规范规定截面尺寸应满足(2)为防止少筋破坏规范规定受扭箍筋和纵筋其最小配筋率应满足(3)箍筋应作成封闭式,末端应作成135弯钩,弯钩端平直部分的长度10d当采用复合箍筋时,位于截面内部
5、的箍筋计算不考虑。(4)受扭纵向钢筋沿截面周边对称放置,并且四角必须放置。纵向受扭钢筋间距不应大于200mm和截面短边尺寸,根数4根;纵向受扭钢筋直径同梁,在支座内的锚固长度按受拉考虑。4-6、矩形截面弯剪扭构件的受弯、受剪、受扭承载力如何计算?其纵筋和箍筋如何配置?当已知截面内力(M、T、V),并初步选定截面尺寸和材料强度等级后,可按以下步骤进行:1)验算截面尺寸若截面尺寸不满足时,应增大截面尺寸后再验算。2)确定是否需进行受扭和受剪承载力计算确定是否需进行剪扭承载力计算,若不需则不必进行下述、步骤;确定是否需进行受剪承载力计算;确定是否需进行受扭承载力计算 3)确定箍筋用量计算承载力降低系
6、数t;计算受剪所需单肢箍筋的用量 计算受扭所需单箍筋的用量计算剪扭箍筋的单肢总用量4)确定纵筋用量计算受扭纵筋的截面面积Astl,并验算受扭最小配筋率;计算受弯纵筋的截面面积As,并验算受弯最小配筋率;弯扭纵筋相叠加并选筋。叠加原则:As配在受拉边,Astl沿截面周边均匀对称布置。计算题4-1、钢筋混凝土矩形截面纯扭构件,bh250500mm,承受的扭矩设计值T15KN.m。混凝土为C20,纵筋为HRB335级,箍筋为HPB235级。试配置该构件所需的抗扭钢筋。1.【解】(1)验算截面尺寸所以截面尺寸满足要求,并且要按计算配置受扭钢筋。(2)计算抗扭箍筋数量 设 选用8双肢 ,则箍筋的间距 取
7、间距最小配箍率验算:(3)纵筋计算 选用6 12 ,最小配筋率验算:对纯扭构件V1.0;当2.0时,取2.0。4-2、一钢筋混凝土矩形截面悬臂梁,bh200400mm,混凝土为C25,纵筋为HRB400级,箍筋为HPB235级,若在悬臂支座截面处作用设计弯矩M56kNm,设计剪力V60kN和设计扭矩T4kNm,试确定该构件的配筋,并画出配筋图。【解】(1)验算截面尺寸0.25c fc=3 所以截面尺寸满足要求,并且要按计算配置受扭钢筋。(2)确定计算方法,要考虑扭矩的影响。 要考虑剪力的影响。(3)计算抗扭、抗剪箍筋数量 1)计算抗扭箍筋数量 设 2)计算抗剪箍筋数量0.1073)剪扭箍筋数量
8、选用8双肢 ,则箍筋的间距 取间距最小配箍率验算:(4)抗扭纵筋计算 选用6 12 最小配筋率验算: ,(5)抗弯计算 梁底部钢筋 475+678/3=701mm2 选用 3 18(763 mm2)第5章钢筋混凝土受压构件思考题1、纵向钢筋和箍筋在受压构件中的作用和构造要求如何?答:1、纵筋在受压构件中的作用主要是:协助混凝土承受压力,提高构件的正截面抗压承载力;提高构件的变形能力,防止构件突然的脆性破坏;承受偶然的弯矩以及混凝土收缩和温度变化引起的拉应力;对偏心较大的偏心受压构件,截面受拉区的纵向钢筋则主要用来承受拉力;减小混凝土的徐变。纵向钢筋的构造:柱中纵向钢筋直径不宜小于12mm,一般
9、取1632mm。为保证钢筋骨架的刚度、减少施工时可能产生的纵向弯曲和受压时的局部屈曲,纵向钢筋宜采用较粗直径的钢筋。轴心受压构件的纵向钢筋应沿截面四周均匀对称布置,矩形截面时钢筋根数不得少于4根,圆形截面时不应少于6根。偏心受压构件的纵向钢筋应布置在弯矩作用方向的两对边。当截面高度h600mm时,应在侧面设置直径为1016mm的纵向构造钢筋,并相应设置附加箍筋或拉筋。为提高受压构件的延性,保证构件承载能力,全部纵筋的配筋率不应小于0.6%,同一侧纵筋的配筋率不应小于0.2%;考虑到经济和施工方便,全部纵筋的配筋率不宜大于5%。通常受压钢筋的配筋率不超过3%,在0.6%2%之间。柱中纵向钢筋的混
10、凝土保护层最小厚度为30mm,且不小于纵筋直径。纵向钢筋的净距不应小于50mm;对处在水平位置浇筑的预制柱,其纵筋净距要求与梁相同。在偏心受压柱中,垂直于弯矩作用平面的侧面上的纵筋和轴心受压柱中各边的纵向受力钢筋,其中距不宜大于300mm。纵向受力钢筋的接头宜设置在受力较小处。钢筋接头宜优先采用机械连接接头,也可以采用焊接接头和搭接接头。对于直径大于28mm的受拉钢筋和直径大于32mm的受压钢筋,不宜采用绑扎的搭接接头。2、箍筋在受压构件中的作用主要是:约束受压钢筋,防止纵筋压屈外凸;在施工时固定纵筋的正确位置,与纵筋形成骨架;在剪力较大的偏心受压构件中抗剪;约束内部核芯混凝土受压后的侧向膨胀
11、,改变核芯部分混凝土的受力状态,以提高混凝土强度。箍筋的构造箍筋应做成封闭式。箍筋直径不应小于dmax/4(dmax为纵向钢筋最大直径),且不应小于6mm。箍筋间距不应大于400mm及构件截面的短边尺寸,且不应大于15dmin(dmin为纵向钢筋最小直径)。当全部纵筋的配筋率大于3%时,箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于10dmin,且不应大于200mm。箍筋末端应做成135弯钩且弯钩末端平直段长度不应小于箍筋直径的10倍。在纵筋搭接长度范围内,箍筋直径不应小于0.25dmax。当搭接钢筋受拉时,箍筋间距不应大于5dmin,且不应大于100mm;当钢筋受压时,箍筋间距不应大于10 dmin,
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