8.2 弯剪扭构件

弯剪扭构件的破坏形式的分类
【学员问题】弯剪扭构件的破坏形式的分类？
【解答】弯剪扭构件的破坏形式：
1、弯型破坏
M较大，T/M较小，且剪力不起控制作用。

此时，弯矩起主导作用，构件底部受拉，顶部受压。

底部纵筋同时受弯矩和扭矩作用产生拉应力叠加，裂缝首先在构件弯曲受拉底面出现，然后向两侧面发展，最后三个面上螺旋裂缝形成一个扭曲破坏面。

若底部纵筋配置不够，则破坏始于底部纵筋受拉屈服，止于顶部弯曲受压混凝土压碎，，承载力受底部纵筋控制，且受弯承载力因扭矩的存在而降低，
2、扭型破坏
当扭矩T较大，而T/M和T/V均较大，且构件顶部纵筋少于底部纵筋扭矩引起顶部纵筋的拉应力很大，而弯矩较小，其在构件顶部引起的压应力也较小，所以导致顶部纵筋的拉应力大于底部纵筋，破坏始于构件顶面纵筋先受拉屈服，然后底部混凝土被压碎，所示，承载力由顶部纵筋控制
3、剪扭型破坏
V和T均较大，M较小，对构件的承载力不起控制作用时，构件在扭矩和剪力的共同作用下，截面均产生剪应力，结果是截面一侧剪应力增大，另一侧剪应力减小。

裂缝首先在剪应力较大一侧长边中点出现，然后向顶面和底面扩展，最后另一侧长边的混凝土压碎而达到破坏，如果配筋合适，破坏时与螺旋裂缝相交的纵筋和箍筋均受拉并达到屈服。

当扭矩较大时，以受扭破坏为主；当剪力较大时，以收件破坏为主。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

文件编号________20 年 月 日《混凝土结构设计原理》课程考试大纲《混凝土结构设计原理》课程考试大纲一、基本描述课程名称：混凝土结构设计原理（Fundamentals for Design of Concrete Structures）学分:3.5学时：57 （课内实验：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：土木工程开课单位：建筑工程学院土木系课程负责人：张丽教材及主要参考书目：混凝土结构上册-混凝土结构设计原理（第五版）东南大学，同济大学，天津大学合编，2012中华人民共和国国家标准，混凝土结构设计规范（GB50010-2010），北京：2010。

混凝土结构（上册），叶列平，清华大学出版社，2002。

内容概述：《混凝土结构设计原理》是土木工程专业必修的专业基础课，是一门实践性很强与现行规范、规程等有关的专业基础课。

本课程的目的和任务是通过课程的学习，使学生掌握混凝土结构学科的基本理论和基本知识，具备一般混凝土结构构件设计的能力以及正确处理施工及工程管理中常见混凝土结构构件问题的能力。

主要讲授：混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见受力构件（轴心受力、受弯、受剪、偏心受力、裂缝及变形、预应力混凝土构件）的破坏特征、设计模型建立及设计方法。

使学生具备运用混凝土结构设计基本理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。

二、考核要求和教学内容重、难点（教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解）三、考核方式试卷考核四、大纲编写的依据与说明本课程教学大纲，是根据专业培养目标及教学计划，综合该课程权威体系相关要求编写。

起草人：张丽审核人：童中华日期：2016.11.11整理丨尼克本文档信息来自于网络，如您发现内容不准确或不完善，欢迎您联系我修正；如您发现内容涉嫌侵权，请与我们联系，我们将按照相关法律规定及时处理。

弯剪扭构件配筋原则Introduction:弯剪扭构件是指在承受外载作用下，主要受弯矩、剪力和扭矩等多种作用力的作用，同时还要承受一定的变形能力。

由于弯剪扭构件的特殊性质，对于其配筋原则也有一定的要求。

在本文中我们将详细探讨弯剪扭构件配筋原则。

1. 弯剪扭构件的基本性质弯剪扭构件主要是由混凝土和钢筋组成的，其具有以下几个基本性质：(1) 受力情况复杂：弯剪扭构件在受到外载作用时，主要受到的是弯矩、剪力和扭矩等多种作用力的同时作用。

(2) 变形能力较大：由于其受力情况复杂，所以在受到外载之后能够有一定的弹性变形能力。

(3) 填充材料与钢筋保护：在混凝土填充钢筋的过程中，需要保证钢筋的充分保护，使其不受到腐蚀等损害。

以上就是弯剪扭构件的基本性质，接下来我们将介绍弯剪扭构件配筋的原则。

2. 弯剪扭构件配筋原则(1) 剪力配筋原则在弯剪扭构件中，由于剪力的作用，需要设置一定的剪力配筋，以充分承受剪力作用。

根据我国混凝土结构设计规范的规定，剪力配筋应根据弯矩、剪力的大小和受力状态等因素进行确定。

同时还需要根据弯矩、剪力在不同位置的作用情况，灵活选择配置方式和钢筋类型。

(2) 弯矩配筋原则弯矩在弯剪扭构件中作用较为明显，因此弯矩配筋的设置也需要考虑到其位置、作用大小等多种因素。

弯矩配筋一般采用纵向弯曲钢筋形式设置，其数量应根据弯矩的大小和受力状态等因素进行确定。

(3) 扭矩配筋原则扭矩在弯剪扭构件中一般仅在特定情况下才会作用，因此扭矩配筋的设置需要根据具体情况进行设计。

一般情况下，扭矩配筋采用环形扭转钢筋的形式进行设置。

其数量和直径等参数需要根据扭矩的大小、位置、作用状态等因素进行确定。

(4) 组合配筋原则在实际设计过程中，弯剪扭构件的受力状况可能会很复杂，需要在剪力、弯矩、扭矩等多种作用力的作用下承受外载。

因此，在配筋原则的设计过程中需要综合考虑上述三种配筋形式的情况，并灵活组合设置钢筋，使其能够在受力状态下充分发挥其功能。

第8章受扭构件承载力的计算§8.1 概述实际工程中哪些构件属于受扭构件？工程结构中，结构或构件处于受扭的情况很多，但处于纯扭矩作用的情况很少，大多数都是处于弯矩、剪力、扭矩共同作用下的复合受扭情况，比如吊车梁、框架边梁、雨棚梁等，如图8-1所示。

图8-1 受扭构件实例受扭的两种情况：平衡扭转和协调扭转。

静定的受扭构件，由荷载产生的扭矩是由构件的静力平衡条件确定的，与受扭构件的扭转刚度无关，此时称为平衡扭转。

如图8-1（a ）所示的吊车梁，在竖向轮压和吊车横向刹车力的共同作用下，对吊车梁截面产生扭矩T 的情形即为平衡扭转问题。

对于超静定结构体系，构件上产生的扭矩除了静力平衡条件以外，还必须由相邻构件的变形协调条件才能确定，此时称为协调扭转。

如图8-1（b ）所示的框架楼面梁体系，框架的边梁和楼面梁的刚度比对边梁的扭转影响显著，当边梁刚度较大时，对楼面梁的约束就大，则楼面梁的支座弯矩就大，此支座弯矩作用在边梁上即是其承受的扭矩，该扭矩由楼面梁支承点处的转角与该处框架边梁扭转角的变形协调条件所决定，所以这种受扭情况为协调扭转。

§8.2 纯扭构件的试验研究8.2.1 破坏形态钢筋混凝土纯扭构件的最终破坏形态为：三面螺旋形受拉裂缝和一面（截面长边）的斜压破坏面，如图8-3所示。

试验研究表明，钢筋混凝土构件截面的极限扭矩比相应的素混凝土构件增大很多，但开裂扭矩增大不多。

图8-2 未开裂混凝土构件受扭图8-3 开裂混凝土构件的受力状态 8.2.2 纵筋和箍筋配置对纯扭构件破坏性态的影响受扭构件的四种破坏形态受扭构件的破坏形态与受扭纵筋和受扭箍筋配筋率的大小有关，大致可分为适筋破坏、部分超筋破坏、完全超筋破坏和少筋破坏四类。

对于正常配筋条件下的钢筋混凝土构件，在扭矩作用下，纵筋和箍筋先到达屈服强度，然后混凝土被压碎而破坏。

这种破坏与受弯构件适筋梁类似，属延性破坏。

此类受扭构件称为适筋受扭构件。

弯剪扭构件破坏形态及特征1. 弯剪扭构件是什么？弯剪扭构件是一种常见的机械结构组件，通常由两个以上的杆件组成。

这些杆件通常具有弯曲、剪切和扭转等形变特征，因此称为弯剪扭构件。

在工程设计中，弯剪扭构件通常用于连接和支撑结构，能够承受横向和纵向荷载。

2. 弯剪扭构件破坏形态有哪些？弯剪扭构件的破坏形态取决于其材料特性、几何形状和荷载类型等因素。

通常，弯剪扭构件的破坏情况可以分为以下几种形态：（1）挤压破坏：当弯剪扭构件承受超出其极限荷载时，其杆件会发生挤压变形，导致构件整体失稳或失效。

（2）拉伸破坏：当弯剪扭构件承受拉伸荷载时，其杆件会产生拉伸变形，导致构件的破坏。

（3）剪切破坏：当弯剪扭构件承受剪切荷载时，其杆件会产生剪切变形，导致构件的破坏。

（4）弯曲破坏：当弯剪扭构件承受弯曲荷载时，其杆件会产生弯曲变形，导致构件的破坏。

（5）扭曲破坏：当弯剪扭构件承受扭曲荷载时，其杆件会产生扭曲变形，导致构件的破坏。

3. 弯剪扭构件破坏特征有哪些？弯剪扭构件在破坏前通常会表现出一些特征，这些特征可以帮助人们判断其破坏类型和破坏原因。

下面是几种常见的弯剪扭构件破坏特征：（1）变形：在承受荷载之后，弯剪扭构件的某些部位会出现明显变形，这些变形可能是弯曲、扭曲、剪切或扭转等形式。

（2）裂纹：弯剪扭构件在破坏之前可能会出现一些裂纹，这些裂纹可能是横向或纵向的，也可能是在局部区域产生。

（3）饱和：当弯剪扭构件承受超过其极限荷载时，其变形不再随荷载增加而增加，反而会保持在一个固定的程度，称为饱和状态。

（4）失稳：当弯剪扭构件承受荷载超出其极限时，其整体可能会失去平衡，导致失稳破坏。

（5）屈服：当弯剪扭构件承受荷载超过其材料的屈服极限时，其杆件会发生弹性变形后逐渐进入塑性区，最终导致破坏。

4. 如何避免弯剪扭构件破坏？为了避免弯剪扭构件的破坏，需要从以下几个方面入手：（1）合理设计：在弯剪扭构件的设计中，需要考虑荷载类型、荷载大小、杆件尺寸和材料强度等因素，以确保构件能够承受其设计荷载。

1．1 基本资料1．1．1 1．1．2 1．1．3 1．1．4 1．1．5 工程名称：工程一 混凝土强度等级： C30fc ＝ 14.33N/mm箍筋抗拉强度设计值 fyv ＝ 210N/mm ft ＝ 1.43N/mm 箍筋间距 s ＝ 200mm由剪力设计值 V 求箍筋面积 Asv ，剪力设计值 V ＝ 200kN截面尺寸 b ×h ＝ 250×500mm ho ＝ h - as ＝ 500-40 ＝ 460mm1．2 计算结果1．2．1 0.7 * ft * b * ho ＝ 0.7*1.43*250*460 ＝ 115348N ＜ V ＝ 200000N 1．2．2 当 V ＞ 0.7 * ft * b * ho 、 300 ＜ H ≤ 500mm 构造要求：.1. 受弯构件：2. 受剪构件： （1） 构造配筋（2） 计算配筋1．1 基本资料1．1．1 1．1．2 1．1．3 1．1．4 1．1．5 工程名称：工程一 混凝土强度等级： C30fc ＝ 14.33N/mm箍筋抗拉强度设计值 fyv ＝ 210N/mm ft ＝ 1.43N/mm 箍筋间距 s ＝ 200mm由剪力设计值 V 求箍筋面积 Asv ，剪力设计值 V ＝ 100kN截面尺寸 b × h ＝ 250×500mmho ＝ h - as ＝ 500-40 ＝ 460mm1．2 计算结果1．2．1 0.7 * ft * b * ho ＝ 0.7*1.43*250*460 ＝ 115348N ≥ V ＝ 100000N 1．2．2 当 V ≤ 0.7 * ft * b * ho、 300 ＜ H ≤ 500mm 构造要求：箍筋最小直径 Dmin ＝ 6mm ，箍筋最大间距 Smax ＝ 300mmDmin 、Smax 的配箍面积 Asv# ＝ Dmin ^ 2 * π / 4 * S / Smax ＝ 19mm 最小配箍面积 Asv,min ＝ 19mm1．1 基本资料1．1．1 1．1．2 1．1．3 1．1．4 1．1．5 工程名称：工程一 混凝土强度等级： C30fc ＝ 14.33N/mmft ＝ 1.43N/mm钢筋强度设计值 fy ＝ 360N/mm Es ＝ 200000N/mm由弯矩设计值 M 求配筋面积 As ，弯矩 M ＝ 120kN·m 截面尺寸 b × h ＝ 250*500mmho ＝ h - a s ＝ 500-40 ＝ 460mm1．2 计算结果：1．2．1 相对界限受压区高度 ξbξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)]＝ 0.8/[1+360/(200000*0.0033)] ＝ 0.5181．2．21．2．3 1．2．4 1．2．5 受压区高度 x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / ( α1 * fc * b)] ^ 0.5＝ 460-[460^2-2*120000000/(1*14.33*250)]^0.5 ＝ 80mm相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 80/460 ＝ 0.173 ≤ ξb ＝ 0.518 纵向受拉钢筋 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*250*80/360 ＝ 793mm 配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 793/(250*460) ＝ 0.69%最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.18%} ＝ 0.20%3. 弯剪扭构件： （1） 纯扭构件1.1 基本资料1.1.1工程名称：工程一1.1.2 混凝土强度： C30 ft＝ 1.43N/mm fcu,k ＝ 30N/mmfc ＝ 14.33N/mm1.1.3 钢筋强度：fy ＝ 360N/mm Es ＝ 200000N/mm 1.1.4弯矩设计值 M ＝ 0kN·m箍筋间距 S ＝ 200mm fy' ＝ 360N/mm fyv ＝ 210N/mm剪力设计值 V ＝ 0kN扭矩设计值 T ＝ 80kN·m1．1．5 矩形截面截面尺寸 b×h ＝ 350 ×600mmho ＝ 560mm1.2 正截面受弯配筋计算1.2.1相对界限受压区高度 ξb ＝ β1 / [1 + fy / (Es * εcu)]＝ 0.8/[1+360/(200000*0.0033)] ＝ 0.5181.2.2 单筋矩形截面或翼缘位于受拉边的 T 形截面受弯构件受压区高度 x 按下式计算： x ＝ ho - [ho ^ 2 - 2 * M / ( α1 * fc * b)] ^ 0.5＝ 560-(560^2-2*0/1/14.33/350)^0.5 ＝ 0mm ≤ ξb * ho ＝ 0.518*560 ＝ 290mm1．2．3 As ＝ α1 * fc * b * x / fy ＝ 1*14.33*350*0/360 ＝ 0mm 1．2．4 相对受压区高度 ξ ＝ x / ho ＝ 0/560 ＝ 0 ≤ 0.518配筋率 ρ ＝ As / (b * ho) ＝ 0/(350*560) ＝ 0.00%最小配筋率 ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.18%} ＝ 0.20% As,min ＝ b * h * ρmin ＝ 420mm 1．3 斜截面承载力计算1．3．1 0.7 * ft * b * ho ＝ 0.7*1.43*350*560 ＝ 196593N ≥ V ＝ 0N当 V ≤ 0.7 * ft * b * ho、500 ＜ H ≤ 800mm 构造要求： 箍筋最小直径 Dmin ＝ 6mm ，箍筋最大间距 Smax ＝ 350mmDmin 、Smax 的配箍面积 Asv# ＝ Dmin ^ 2 * π / 4 * S / Smax ＝ 16mm 最小配箍面积 Asv,min ＝ 16mm1．3．2 一般受弯构件，其斜截面受剪承载力按下列公式计算：V ≤ 0.7 * ft * b * ho + 1.25 * fyv * Asv/S * ho0.7 * ft * b * ho ＝ 0.7*1.43*350*560 ＝ 196593N ≥ V ＝ 0N ，仅需按构造配箍箍筋最小直径 Dmin ＝ 6mm ，箍筋最大间距 Smax ＝ 200mm最小配箍面积 Asv,min ＝ (0.24 * ft / fyv) * b * S ＝ (0.24*1.43/210)*250*200＝ 82mm1．2．3 矩形受弯构件，其受剪截面应符合下式条件：当 ho / b ≤ 4 时， V ≤ 0.25 * βc * fc * b * ho（混凝土规范 7.5.1－1）0.25 * βc * fc * b * ho ＝ 0.25*1*14.33*250*460＝ 412029N ≥ V ＝ 200000N ，满足要求。

什么是弯剪扭构件的剪扭相关性
弯剪扭构件的剪扭相关性是一种传统的加工技术，它通常用于制造螺栓、螺母等零件。

它的特点是永久性的，可以保证螺栓的螺纹有良好的接触，从而提高连接强度。

弯剪扭构件的剪扭相关性是一种紧凑的结构，它的原理是在螺栓头的前部和后部，同时受到加工的剪切和扭转，这样可以使螺纹连接更加牢固，从而提高连接强度。

弯剪扭构件也称为半圆成形技术，因为它利用半圆形夹头和扣具，其中端面两侧有一条弧线，沿弧线形成扭剪加工结构。

弯剪扭构件的剪扭相关性有一定的质量标准，一般而言，在操作过程中，其剪切角应大于45度，扭转能力为30 Newton/meter 最低，尤其当该构件受到外部重力和其它力的作用时，保证高的连接强度是非常重要的。

弯剪扭构件的剪扭相关性不仅可以提升连接性能，而且也可以实现一定的耐腐蚀性，因为弯剪技术能够使构件表面在空气中形成稳定的氧化膜，从而增加涂层的耐腐蚀性。

从结构上来讲，弯剪扭构件具有实用性和可靠性，尤其在制造螺栓、螺母等零件时，可以满足要求，它的巧妙的构造可以节约原料，最大限度地发挥加工效率，且具有良好的稳定性，能保证螺栓的螺纹有良好的接触，从而提高连接强度。

综上所述，弯剪扭构件的剪扭相关性是加工技术领域中一种重要的技术，它可以提升连接性能，实现耐腐蚀性，也可以节约原料，最大限度地发挥加工效率，为机械加工领域提供重要的支持。