受扭构件承载力.docx

第7章受扭构件承载力
一、判断题
1~6×；×；×；×；×；×；
二、单选题
1~5A；D；D；C；A；6~11A；D；D；C；C；C
三、填空题1.答案：0.6≤ζ≤1.7，1～1
2.答案：0.5≤βt≤1.0
四、简答题
1．答案：
当纵向钢筋和箍筋的数量配置适当时，在外扭矩作用下，混凝土开裂并退出工作，钢筋应力增加但没有达到屈服点。随着扭矩荷载不断增加，与主斜裂缝相交的纵筋和箍筋相继达到屈服强度，同时混凝土裂缝不断开展，最后形成构件三面受拉开裂，一面受压的空间扭曲破坏面，进而受压区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，以适筋构件受力状态作为设计的依据。
2．答案：
当纵向钢筋和箍筋配置过多或混凝土强度等级太低，会发生纵筋和箍筋都没有达到屈服强度，而混凝土先被压碎的现象，这种破坏与受弯构件超筋梁类似，没有明显的破坏预兆，钢筋未充分发挥作用，属脆性破坏，设计中应避免。为了避免此种破坏，《混凝土结构设计规范》对构件的截面尺寸作了限制，间接限定抗扭钢筋最大用量。
3．答案：
当纵向钢筋和箍筋配置过少（或其中之一过少）时，混凝土开裂后，混凝土承担的拉力转移给钢筋，钢筋快速达到屈服强度并进入强化阶段，其破坏特征类似于受弯构件的少筋梁，破坏扭矩与开裂扭矩接近，破坏无预兆，属于脆性破坏。这种构件在设计中应避免。为了防止这种少筋破坏，《混凝土结构设计规范》规定，受扭箍筋和纵向受扭钢筋的配筋率不得小于各自的最小配筋率，并应符合受扭钢筋的构造要求。
4．答案：
素混凝土纯扭构件在纯扭状态下，杆件截面中产生剪应力。对于素混凝土的纯扭构件，当主拉应力产生的拉应变超过混凝土极限拉应变时，构件即开裂。第一条裂缝出现在构件的长边（侧面）中点，与构件轴线成45°方向，斜裂缝出现后逐渐变宽以螺旋型发展到构件顶面和底面，形成三面受拉开裂，一面受压的空间斜曲面，直到受压侧面混凝土压坏，破坏面是一空间扭曲裂面，构件破坏突然，为脆性破坏。
5．答案：
参数ζ反映了受扭构件中抗扭纵筋和箍筋在数量上和强度上的相对关系，称为纵筋和箍筋的配筋强度比，即纵筋与箍筋的体积比和强度比的乘积。Ast1为箍筋的单肢截面面积，s为箍筋的间距，对应于一个箍筋体积Ast1ucor(ucor=2bcor+2hcor)的纵筋体积为Astl•s(Astl为截面内对称布置的全部纵筋截面面积)，则ζ=fyAstls/fyvAst1ucor。试验表明，只有当ζ值在一定范围内时，才能保证构件破坏时纵筋和箍筋的强度都得到充分利用。《规范》要求ζ值应符合0.6≤ζ≤1.7的条件。当ζ>1.7时，取ζ=1.7。
6．答案：
因为这种螺旋式钢筋施工复杂，也不能适应扭矩方向的改变，因此实际工程并不采用，而是采用沿构件截面周边均匀对称布置的纵向钢筋和沿构件长度方向均匀布置的封闭箍筋作为抗扭钢筋，抗扭钢筋的这种布置形式与构件正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力要求布置的钢筋形式一致。
7．答案：
实际工程的受扭构件中，大都是弯矩、剪力、扭矩共同作用的。构件的受弯、受剪和受扭承载力是相互影响的，这种相互影响的性质称为复合受力的相关性。由于构件受扭、受弯、受剪承载力之间的相互影响问题过于复杂，采用统一的相关方程来计算比较困难。为了简化计算，《混凝土结构设计规范》对弯剪扭构件的计算采用了对混凝土提供的抗力部分考虑相关性，而对钢筋提供的抗力部分采用叠加的方法。（0.5≤≤1.0），称为剪扭构件混凝土受扭承载力降低系数，当小于0.5时,取等于0.5;当大于1.0时,取等于1.0。
8．答案：
（1）截面尺寸要求
在受扭构件设计中，为了保证结构截面尺寸及混凝土材料强度不至于过小，为了避免超筋破坏，对构件的截面尺寸规定了限制条件。《混凝土结构设计规范》在试验的基础上，对hw/b≤6的钢筋混凝土构件，规定截面限制条件如下式
当hw/b≤4时
当hw/b=6时
当4＜hw/b＜6时按线性内插法确定。
计算时如不满足上面公式的要求，则需加大构件截面尺寸，或提高混凝土强度等级。
（2）最小配筋率
构在弯剪扭共同作用下，受扭纵筋的最小配筋率为；纵筋最小配筋率应取抗弯及抗扭纵筋最小配筋率叠加值。
9．答案：
钢筋混凝土纯扭构件裂缝出现前处于弹性工作阶段，变形很小，钢筋的应力也很小，可忽略钢筋对开裂扭矩的影响，按素混凝土纯扭构件计算。纯扭构件的主拉应力数值上等于剪应力τ，故取τ=ft。由于混凝土既非弹性材料，又非理想塑性材料，为了简化计算，可采用全塑性状态的截面受扭抵抗矩Wt，而将材料的抗拉强度适当降低。根据试验资料，《规范》取混凝土抗拉强度系数为0.7，故0.7ftWt即为钢筋混凝土纯扭构件开裂扭矩Tcr的计算公式。
10．答案：
1）少筋破坏：当纵筋和箍筋中只要有一种配置不足时便会出现。斜裂缝一旦出现，其中配置不足