2.7 扭曲截面承載力計(jì)算
2.7.1 受扭構(gòu)件截面限制條件
在彎矩、剪力和扭矩共同作用下,對(duì)hw/b≤6的矩形、T形、I形截面和hw/tw≤6的箱形截面構(gòu)件(圖2.7-1),其截面應(yīng)符合下列條件:
當(dāng)hw/b(或hw/tw)≤4時(shí)
當(dāng)hw/b(或hw/tw)=6時(shí)
當(dāng)4<hw/b(或hw/tw)<6時(shí),按線性內(nèi)插法確定。
式中 T——扭矩設(shè)計(jì)值;
b——矩形截面的寬度,T形或I形截面的腹板寬度,箱形截面的側(cè)壁總厚度2tw;
h0——截面的有效高度;
Wt——受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩,按2.7.3節(jié)的規(guī)定計(jì)算;
hw——截面的腹板高度:對(duì)矩形截面,取有效高度h0;對(duì)T形截面,取有效高度減去翼緣高度;對(duì)I形和箱形截面,取腹板凈高;
tw——箱形截面壁厚,其值不應(yīng)小于bh/7,此處,bh為箱形截面的寬度。
圖2.7-1 受扭構(gòu)件截面
a)矩形截面 b)T形、I形截面 c)箱形截面(tw≤tw′)
1—彎矩、剪力作用平面
當(dāng)hw/b(或hw/tw)>6時(shí),受扭構(gòu)件的截面尺寸條件及扭曲截面承載力計(jì)算應(yīng)符合專門規(guī)定。
2.7.2 不需進(jìn)行構(gòu)件受剪扭承載力計(jì)算的條件
在彎矩、剪力和扭矩共同作用下的構(gòu)件(圖2.7-1),當(dāng)符合下列公式的要求時(shí):
或
均可不進(jìn)行構(gòu)件受剪扭承載力計(jì)算,僅需按構(gòu)造要求配置縱向鋼筋和箍筋。
式中 Np0——計(jì)算截面上混凝土法向預(yù)應(yīng)力等于零時(shí)的縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力,當(dāng)Np0>0.3fcA0時(shí),取Np0=0.3fcA0,此處,A0為構(gòu)件的換算截面面積;
N——與剪力、扭矩設(shè)計(jì)值V、T相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值,當(dāng)N>0.3fcA時(shí),取N=0.3fcA,此處,A為構(gòu)件的截面面積。
2.7.3 受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩
受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算:
1.矩形截面
式中 b、h——矩形截面的短邊尺寸、長(zhǎng)邊尺寸。
2.T形和I形截面
Wt=Wtw+W′tf+Wtf (2.7-6)
對(duì)腹板、受壓翼緣及受拉翼緣部分的矩形截面受扭塑性抵抗矩Wtw、W′tf和Wtf應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算:
(1)腹板
(2)受壓翼緣
(3)受拉翼緣
式中 b、h——腹板寬度、截面高度;
bf′、bf——截面受壓區(qū)、受拉區(qū)的翼緣寬度;
hf′、hf——截面受壓區(qū)、受拉區(qū)的翼緣高度。
計(jì)算時(shí)取用的翼緣寬度尚應(yīng)符合bf′≤b+6hf′及bf≤b+6hf的規(guī)定。
3.箱形截面
式中 bh、hh——箱形截面的短邊尺寸、長(zhǎng)邊尺寸。
2.7.4 純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算
1.矩形截面純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算
矩形截面純扭構(gòu)件的受扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
式中 ζ——受扭的縱向鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比值;
Astl——受扭計(jì)算中取對(duì)稱布置的全部縱向普通鋼筋截面面積;
Ast1——受扭計(jì)算中沿截面周邊配置的箍筋單肢截面面積;
fyv——受扭箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
fy——受扭縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
Acor——截面核心部分的面積:Acor=bcorhcor,此處,bcor、hcor為箍筋內(nèi)表面范圍內(nèi)截面核心部分的短邊、長(zhǎng)邊尺寸;
ucor——截面核心部分的周長(zhǎng):ucor=2(bcor+hcor)。對(duì)鋼筋混凝土純扭構(gòu)件,其ζ值應(yīng)符合0.6≤ζ≤1.7的要求,當(dāng)ζ>1.7時(shí),取ζ=1.7。對(duì)偏心距ep0≤h/6的預(yù)應(yīng)力混凝土純扭構(gòu)件,當(dāng)符合ζ≥1.7時(shí),可在式(2.7-11)的右邊增加預(yù)加力影響項(xiàng) ,此處,Np0的取值應(yīng)符合第2.7.2節(jié)的規(guī)定;在式(2.7-11)中取ζ=1.7。
當(dāng)ζ<1.7或ep0>h/6時(shí),不應(yīng)考慮預(yù)加力影響項(xiàng),而應(yīng)按鋼筋混凝土純扭構(gòu)件計(jì)算。
2.T形和I形截面純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算
T形和I形截面純扭構(gòu)件,可將其截面劃分為幾個(gè)矩形截面,分別按上面進(jìn)行受扭承載力計(jì)算。
每個(gè)矩形截面的扭矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算:
(1)腹板
(2)受壓翼緣
(3)受拉翼緣
式中 T——構(gòu)件截面所承受的扭矩設(shè)計(jì)值;
Tw——腹板所承受的扭矩設(shè)計(jì)值;
Tf′、Tf——受壓翼緣、受拉翼緣所承受的扭矩設(shè)計(jì)值。
3.箱形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算
箱形截面鋼筋混凝土純扭構(gòu)件的受扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
式中 αh——箱形截面壁厚影響系數(shù):αh=2.5tw/bh,當(dāng)αh>1.0時(shí),取αh=1.0。
此處,ζ值應(yīng)按式(2.7-12)計(jì)算,且應(yīng)符合0.6≤ζ≤1.7的要求,當(dāng)ζ>1.7時(shí),取ζ=1.7。
2.7.5 在軸向壓力和扭矩共同作用下的矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算
在軸向壓力和扭矩共同作用下的矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件,其受扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
式中 N——與扭矩設(shè)計(jì)值T相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值,當(dāng)N>0.3fcA時(shí),取N=0.3fcA;
A——構(gòu)件截面面積。
此處,ζ值應(yīng)按2.7.4節(jié)1中的規(guī)定確定。
2.7.6 在剪力和扭矩共同作用下構(gòu)件受剪扭承載力計(jì)算
1.在剪力和扭矩共同作用下矩形截面受剪扭承載力計(jì)算
在剪力和扭矩共同作用下矩形截面剪扭構(gòu)件,其受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定: