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钢筋混凝土受扭构件5.1概述1.矩形截面纯扭构件的受力性能和承载力计算方法；2.剪扭构件的相关性和矩形截面剪扭构件承载力计算方法；3.矩形截面弯、剪、扭构件的承载力计算方法；4.受扭构件的构造要求。
图5-1a所示的悬臂梁，仅在梁端A处承受一扭矩，我们把这种构件称为纯扭构件。
在钢筋混凝土结构中，纯扭构件是很少见的，一般都是扭转和弯曲同时发生。
例如钢筋混凝土雨蓬梁、钢筋混凝土现浇框架的边梁、单层工业厂房中的吊车梁以及平面曲梁或折梁（图5-1b、c）等均属既受扭转又受弯曲的构件。
由于《规范》中关于剪扭、弯扭及弯剪扭构件的承载力计算方法是以构件抗弯、抗剪承载力计算理论和纯扭构件计算理论为基础建立起来的，因此本章首先介绍纯扭构件的计5.2 纯扭构件受力和承载力计算图 5-1 受扭构件示例由材料力学知，在纯扭构件截面中将产生剪应力τ，由于τ的作用将产生主拉应力σtp和主压应力σcp,它们的绝对值都等于τ，即∣σtp∣=∣σcp∣=τ，并且作用在与构件轴线成5-2b），构件随即破坏，破坏具有突然性，属脆性破坏。
5.2.2 素混凝土纯扭构件的承载力计算1.弹性计算理论由材料力学可知，矩形截面匀质弹性材料杆件在扭矩作用下，截面中各点均产生剪应力τ，剪应力的分布规律如图5-3所示。
最大剪应力τmax发生在截面长边的中点，与该点剪应力作用对应的主拉应力σtp和主压应力σcp分别与构件轴线成45方向，其大小为σtp=σcp= τmax当该处主拉应力σtp达到混凝土抗拉极限时，构件将沿与主拉应力σtp垂直方向开裂，其开裂扭矩就是当σtp=τmax=ft时作用在构件上的扭矩。
试验表明，按弹性计算理论来确定混凝土构件的开裂扭矩，比实测值偏小较多。
这说明按弹性计算理论低估了混凝土构件的实际抗扭能力。
2.塑性计算理论对于理想塑性材料的构件，只有当截面上各点的剪应力全部都达到材料的强度极限时，构件才丧失承载力而破坏。
这时截面上剪应力分布如图5-4a所示。
第六章参考答案一、填空题1.协调扭转；协调扭转2.受压翼缘；腹板3.不大二、单项选择题1.C2.A3.A三、多项选择题1.ABCD2.ABC四、名词解释1.平衡扭转: 由荷载直接作用引起, 构件的内扭矩用以平衡外扭矩的扭转。
2.协调扭转: 由结构变形引起, 由结构的变形连续条件决定的扭转。
3、剪扭相关性：扭矩的存在使构件的受剪承载力降低, 同时剪力的存在也使构件的抗扭承载力降低, 这种性质称为剪扭相关性。
4、构造配筋界限：当钢筋混凝土构件所能承受的荷载效应（剪力及扭矩）相当于混凝土构件即将开裂时所达到的剪力及扭矩值得界限状态, 称为构造配筋界限。
五、简答题1.答: 钢筋混凝土纯受扭构件破坏特征主要与抗扭纵筋与箍筋配置量多少有关。
试验表明, 当纵筋与箍筋的用量比较适宜时, 可以使纵筋和箍筋都能有效发挥抗扭作用。
因此引入来反映纵筋与箍筋不同配置量与强度比对受扭承载力的影响。
《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）中规定的取值应符合0.6< 。
2.答: 少筋构件是指抗扭纵筋或箍筋配置过少的构件。
破坏性质与无筋纯扭构件相同。
荷载作用下, 斜裂缝一出现, 由于钢筋量过少, 其不能承受混凝土开裂转移给钢筋的扭矩, 因而构件立即破坏。
这种破坏是脆性破坏。
适筋构件是指抗扭纵筋的和箍筋配置量适量的构件。
在外扭矩作用下, 斜裂缝出现后, 与斜裂缝相交的纵筋和箍筋都相继达到屈服强度, 最后混凝土被压碎而破坏。
这种破坏属于塑性破坏。
部分超配筋构件是指抗扭纵筋或箍筋其中一种配置过多的构件。
破坏时配置过多的钢筋达不到屈服, 配置少的钢筋能达到屈服强度, 最后受压边混凝土被压碎而破坏。
这种破坏具有一定的塑性。
完全超配筋构件是指抗扭纵筋和箍筋配置均过多或混凝土强度等级过低的构件, 破坏时两种钢筋均未屈服而混凝土被压碎, 属于脆性破坏。
在计算中, 为了避免完全超配筋破坏, 采用验算截面限制条件, 即验算截面是否满足式 或 , 从而规定了截面承载力的上限值。
钢筋混凝土受扭构件简介5.1受力特点与配筋构造5.1.1受扭构件受力特点凡是在构件截面中有扭矩作用的构件，都称为受扭构件。
扭转是构件受力的基本形式之一，也钢筋混凝土结构中常见的构件形式，例如钢筋混凝土雨篷、平面曲梁或折梁、现浇框架边梁、吊车梁、螺旋楼梯等结构构件都是受扭构件（图5.1.1）。
受扭构件根据截面上存在的内力情况可分为纯扭、剪扭、弯扭、弯剪扭等多种受力情况。
在实际工程中，纯扭、剪扭、弯扭的受力情况较少，弯剪扭的受力情况则较普遍。
钢筋混凝土结构中的受扭构件大都是矩形截面。
图 5.1.1常见受扭构件示例（a）雨篷梁；（b）平面折梁；（c）框架边梁；（d）吊车梁1.素混凝土纯扭构件构件在扭矩作用下主要产生剪应力。
匀质弹性材料矩形截面在扭矩的作用下（图5.4），截面中各点都将产生剪应力τ（图5. 1.2a）。
剪应力分布规律如图5.5a 所示，最大剪应力发生在截面长边中点，与该点剪应力作用相对应的主拉应力σtp 和主压应力分别与构件轴线成45°角，其大小为==τmax。
当主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将首先在截面长边中点处，垂直于主拉应力方向开裂。
所以，在纯扭构件中，构件裂缝与轴线成45°角。
图 5.1.2纯扭构件的弹性应力分布对于理想弹塑性材料而言，截面上某点的应力达到强度极限时并不立即破坏，该点能保持极限应力不变而继续变形，整个截面仍能继续承受荷载，直到截面上各点的应力达到τmax= f t时，构件才达到极限抗扭能力。
素混凝土既非完全弹性，又非理想塑性，是介于两者之间的弹塑性材料，因而受扭时的极限应力分布将介于上述两种情况之间。
为计算方便起见，取素混凝土构件的受扭承载力即开裂扭矩为T cr=0.7f t W t（ 5.1.1）式中f t―混凝土抗拉强度设计值；W t―受扭构件的截面抗扭塑性抵抗矩。
对矩形截面W t=b2(3h - b) / 6。
2.钢筋混凝土纯扭构件试验表明，配置受扭钢筋对提高受扭构件抗裂性能的作用不大，当混凝土开裂后，可由钢筋继续承担拉力，因而能使构件的受扭承载力大大提高。
对于钢筋混凝土受扭构件的受扭纵筋和筋的配筋强度问题，需要分别考虑，以下是具体的内容：1. 受扭纵筋的配筋强度：受扭纵筋是钢筋混凝土受扭构件中承受扭矩的主要钢筋，其配筋应按照要求进行。
受扭纵筋的配筋强度包括了受扭钢筋截面相对于混凝土的弹性极限扭矩和极限扭矩的计算。
- 弹性极限扭矩的计算：按照规范规定计算受扭钢筋的弹性极限扭矩Mu，其中Mu的计算公式为：Mu= Asfy / (1.15γsλs) 其中As是受扭钢筋总面积，fy是钢筋抗拉屈服强度，γs是安全系数，λs是受扭钢筋弯曲等效系数。
- 极限扭矩的计算：按照规范规定计算受扭钢筋的极限扭矩MuRd，其中MuRd 的计算公式为MuRd = ψξβ [Asfy( d - a ) / ΓsLs]，其中ψ是考虑钢筋与混凝土间的粘结效应的修正系数，ξ是受扭钢筋的随机偏差系数，β是考虑裂缝宽度影响的修正系数，d是构件截面的有效深度，a是钢筋到构件边缘的距离，Γs是钢筋强度的平均值，Ls是受扭段长度。
2. 筋的配筋强度：另外，为了保证受扭构件的性能，也需要考虑筋的配筋强度。
筋的配筋强度分为两部分，即对筋抗剪的强度和对筋抗弯的强度。
- 对筋抗剪的强度：按规范规定计算对筋的抗剪强度，应满足规范中对受拉纵向钢筋斜截面抗剪强度的规定。
例如，在GB50010-2010中，规定纵向受拉钢筋斜截面抗剪强度Vsb的计算公式如下：Vsb = 0.6fct,bwstr /γv，其中fct,bw是混凝土轴向受拉强度，bwstr是对筋弯折点到截面边缘的距离，γv是安全系数。
- 对筋抗弯的强度：按规范规定计算对筋的抗弯强度，应满足规范中对挠曲变形计算的规定。
例如，在GB50010-2010中，规定任一弯矩作用下，受压区混凝土承载力为Nc = αc[fckAs / γc + fsAs’ / γs]，其中αc为影响受压区混凝土应力分布系数，As为对筋面积，As'为与对筋平行的另一组钢筋面积，γc和γs为安全系数。
