6.4.1 在彎矩、剪力和扭矩共同作用下,hw/b不大于6的矩形、T形、I形截面和hw/tw不大于6的箱形截面構(gòu)件(圖6.4.1),其截面應(yīng)符合下列條件:
當(dāng)hw/b(或hw/tw)不大于4時(shí)
當(dāng)hw/b(或hw/tw)大于4但小于6時(shí),按線(xiàn)性?xún)?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形截面取腹板寬度,箱形截面取兩側(cè)壁總厚度2tw;
Wt——受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩,按本規(guī)范第6.4.3條的規(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。
注:當(dāng)hw/b大于6或hw/tw大于6時(shí),受扭構(gòu)件的截面尺寸要求及扭曲截面承載力計(jì)算應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)規(guī)定。
式中:ζ——受扭的縱向普通鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比值,ζ值不應(yīng)小于0.6,當(dāng)ζ大于1.7時(shí),取1.7;
Astl——受扭計(jì)算中取對(duì)稱(chēng)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,按本規(guī)范第4.2.3條采用;
Acor——截面核心部分的面積,取為bcorhcor,此處,bcor、hcor分別為箍筋內(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),取2(bcor+hcor)。
注:當(dāng)ζ小于1.7或ep0大于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
6.4.5 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,分別按本規(guī)范第6.4.4條進(jìn)行受扭承載力計(jì)算。每個(gè)矩形截面的扭矩設(shè)計(jì)值可按下列規(guī)定計(jì)算:
6.4.8 在剪力和扭矩共同作用下的矩形截面剪扭構(gòu)件,其受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 一般剪扭構(gòu)件
1)受剪承載力
式中:λ——計(jì)算截面的剪跨比,按本規(guī)范第6.3.4條的規(guī)定取用;
βt——集中荷載作用下剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù):當(dāng)βt小于0.5時(shí),取0.5;當(dāng)βt大于1.0時(shí),取1.0。
2)受扭承載力
受扭承載力仍應(yīng)按公式(6.4.8—3)計(jì)算,但式中的βt應(yīng)按公式(6.4.8—5)計(jì)算。
6.4.9 T形和I形截面剪扭構(gòu)件的受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 受剪承載力可按本規(guī)范公式(6.4.8—1)與公式(6.4.8—2)或公式(6.4.8—4)與公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將公式中的T及Wt分別代之以Tw及Wtw;
2 受扭承載力可根據(jù)本規(guī)范第6.4.5條的規(guī)定劃分為幾個(gè)矩形截面分別進(jìn)行計(jì)算。其中,腹板可按本規(guī)范公式(6.4.8—3)、公式(6.4.8—2)或公式(6.4.8—3)、公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將公式中的T及Wt分別代之以Tw及Wtw;受壓翼緣及受拉翼緣可按本規(guī)范第6.4.4條純扭構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將T及Wt分別代之以 及 或Tf及Wtf。
6.4.10 箱形截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件的受剪扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
1一般剪扭構(gòu)件
式中:βt——按本規(guī)范公式(6.4.8—5)計(jì)算,但式中的Wt應(yīng)代之以αhWt。
2)受扭承載力
受扭承載力仍應(yīng)按公式(6.4.10—2)計(jì)算,但式中的βt值應(yīng)按本規(guī)范公式(6.4.8—5)計(jì)算。
6.4.11 在軸向拉力和扭矩共同作用下的矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件,其受扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
式中:ζ——按本規(guī)范第6.4.4條的規(guī)定確定;
Ast1——受扭計(jì)算中沿截面周邊配置的箍筋單肢截面面積;
Astl——對(duì)稱(chēng)布置受扭用的全部縱向普通鋼筋的截面面積;
N——與扭矩設(shè)計(jì)值相應(yīng)的軸向拉力設(shè)計(jì)值,當(dāng)N大于1.75ftA時(shí),取1.75ftA;
Acor——截面核心部分的面積,取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),取2(bcor+hcor)。
6.4.12 在彎矩、剪力和扭矩共同作用下的矩形、T形、I形和箱形截面的彎剪扭構(gòu)件,可按下列規(guī)定進(jìn)行承載力計(jì)算:
1 當(dāng)V不大于0.35ftbh0或V不大于0.875ftbh0/(λ+1)時(shí),可僅計(jì)算受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和純扭構(gòu)件的受扭承載力;
2 當(dāng)T不大于0.175ftWt或T不大于0.175αhftWt時(shí),可僅驗(yàn)算受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.13 矩形、T形、I形和箱形截面彎剪扭構(gòu)件,其縱向鋼筋截面面積應(yīng)分別按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
6.4.14 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其受剪扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
式中:λ——計(jì)算截面的剪跨比,按本規(guī)范第6.3.12條確定;
βt——按本規(guī)范第6.4.8條計(jì)算并符合相關(guān)要求;
ζ——按本規(guī)范第6.4.4條的規(guī)定采用。
6.4.15 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,當(dāng)T不大于(0.175ft+0.035N/A)Wt時(shí),可僅計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.16 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其縱向普通鋼筋截面面積應(yīng)分別按偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
6.4.17 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
6.4.18 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,當(dāng)T≤(0.175ft-0.1N/A)Wt時(shí),可僅計(jì)算偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.19 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其縱向普通鋼筋截面面積應(yīng)分別按偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
條文說(shuō)明
6.4 扭曲截面承載力計(jì)算
6.4.1、6.4.2 混凝土扭曲截面承載力計(jì)算的截面限制條件是以hw/b不大于6的試驗(yàn)為依據(jù)的。公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)的規(guī)定是為了保證構(gòu)件在破壞時(shí)混凝土不首先被壓碎。公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)中的純扭構(gòu)件截面限制條件相當(dāng)于取用;T=(0.16~0.2)fcWt;當(dāng)T等于0時(shí),公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)可與本規(guī)范第6.3.1條的公式相協(xié)調(diào)。
6.4.3 本條對(duì)常用的T形、I形和箱形截面受扭塑性抵抗矩的計(jì)算方法作了具體規(guī)定。
T形、I形截面可劃分成矩形截面,劃分的原則是:先按截面總高度確定腹板截面,然后再劃分受壓翼緣和受拉翼緣。本條提供的截面受扭塑性抵抗矩公式是近似的,主要是為了方便受扭承載力的計(jì)算。
6.4.4 公式(6.4.4—1)是根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析后,取用試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏低值給出的。經(jīng)過(guò)對(duì)高強(qiáng)混凝土純扭構(gòu)件的試驗(yàn)驗(yàn)證,該公式仍然適用。
試驗(yàn)表明,當(dāng)ζ值在0.5~2.0范圍內(nèi),鋼筋混凝土受扭構(gòu)件破壞時(shí),其縱筋和箍筋基本能達(dá)到屈服強(qiáng)度。為穩(wěn)妥起見(jiàn),取限制條件為0.6≤ζ≤1.7。當(dāng)ζ>1.7時(shí)取1.7。當(dāng)ζ接近1.2時(shí)為鋼筋達(dá)到屈服的最佳值。因截面內(nèi)力平衡的需要,對(duì)不對(duì)稱(chēng)配置縱向鋼筋截面面積的情況,在計(jì)算中只取對(duì)稱(chēng)布置的縱向鋼筋截面面積。
預(yù)應(yīng)力混凝土純扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究表明,預(yù)應(yīng)力可提高構(gòu)件受扭承載力的前提是縱向鋼筋不能屈服,當(dāng)預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力不超過(guò)規(guī)定的限值時(shí),純扭構(gòu)件受扭承載力可提高
6.4.6 試驗(yàn)研究表明,對(duì)受純扭作用的箱形截面構(gòu)件,當(dāng)壁厚符合一定要求時(shí),其截面的受扭承載力與實(shí)心截面是類(lèi)同的。在公式(6.4.6—1)中的混凝土項(xiàng)受扭承載力與實(shí)心截面的取法相同,即取箱形截面開(kāi)裂扭矩的50%,此外,尚應(yīng)乘以箱形截面壁厚的影響系數(shù)αh;鋼筋項(xiàng)受扭承載力取與實(shí)心矩形截面相同。通過(guò)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果的分析比較,公式(6.4.6—1)的取值是穩(wěn)妥的。
6.4.7 試驗(yàn)研究表明,軸向壓力對(duì)縱筋應(yīng)變的影響十分顯著;由于軸向壓力能使混凝土較好地參加工作,同時(shí)又能改善混凝土的咬合作用和縱向鋼筋的銷(xiāo)栓作用,因而提高了構(gòu)件的受扭承載力。在本條公式中考慮了這一有利因素,它對(duì)受扭承載力的提高值偏安全地取為0.07NWt/A。
試驗(yàn)表明,當(dāng)軸向壓力大于0.65fcA時(shí),構(gòu)件受扭承載力將會(huì)逐步下降,因此,在條文中對(duì)軸向壓力的上限值作了穩(wěn)妥的規(guī)定,即取軸向壓力N的上限值為0.3fcA。
6.4.8 無(wú)腹筋剪扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究表明,無(wú)量綱剪扭承載力的相關(guān)關(guān)系符合四分之一圓的規(guī)律;對(duì)有腹筋剪扭構(gòu)件,假設(shè)混凝土部分對(duì)剪扭承載力的貢獻(xiàn)與無(wú)腹筋剪扭構(gòu)件一樣,也可認(rèn)為符合四分之一圓的規(guī)律。
本條公式適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土剪扭構(gòu)件,它是以有腹筋構(gòu)件的剪扭承載力為四分之一圓的相關(guān)曲線(xiàn)作為校正線(xiàn),采用混凝土部分相關(guān)、鋼筋部分不相關(guān)的原則獲得的近似擬合公式。此時(shí),可找到剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)βt,其值略大于無(wú)腹筋構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果,但采用此βt值后與有腹筋構(gòu)件的四分之一圓相關(guān)曲線(xiàn)較為接近。
經(jīng)分析表明,在計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的βt時(shí),可近似取與非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件相同的計(jì)算公式,而不考慮預(yù)應(yīng)力合力Np0的影響。
6.4.9 本條規(guī)定了T形和I形截面剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算方法。腹板部分要承受全部剪力和分配給腹板的扭矩。這種規(guī)定方法是與受彎構(gòu)件受剪承載力計(jì)算相協(xié)調(diào)的;翼緣僅承受所分配的扭矩,但翼緣中配置的箍筋應(yīng)貫穿整個(gè)翼緣。
6.4.10 根據(jù)鋼筋混凝土箱形截面純扭構(gòu)件受扭承載力計(jì)算公式(6.4.6—1)并借助第6.4.8條剪扭構(gòu)件的相同方法,可導(dǎo)出公式(6.4.10—1)~公式(6.4.10—3),經(jīng)與箱形截面試件的試驗(yàn)結(jié)果比較,所提供的方法是穩(wěn)妥的。
6.4.11 本條是此次修訂新增的內(nèi)容。
在軸向拉力N作用下構(gòu)件的受扭承載力可表示為:
1 混凝土承擔(dān)的扭矩
考慮軸向拉力對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響,拉扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩可按下式計(jì)算:
根據(jù)以上說(shuō)明,即可得出本條文設(shè)計(jì)計(jì)算公式(6.4.11—1)和公式(6.4.11—2),式中Astl為對(duì)稱(chēng)布置的受扭用的全部縱向鋼筋的截面面積,承受拉力N作用的縱向鋼筋截面面積不應(yīng)計(jì)入。
與國(guó)內(nèi)進(jìn)行的25個(gè)拉扭試件的試驗(yàn)結(jié)果比較,本條公式的計(jì)算值與試驗(yàn)值之比的平均值為0.947(0.755~1.189),是可以接受的。
6.4.12 對(duì)彎剪扭構(gòu)件,當(dāng)V≤0.35fcbh0或V≤0.875ftbh0/(λ+1)時(shí),剪力對(duì)構(gòu)件承載力的影響可不予考慮,此時(shí),構(gòu)件的配筋由正截面受彎承載力和受扭承載力的計(jì)算確定;同理,T≤0.175ftWt或T≤0.175αhftWt時(shí),扭矩對(duì)構(gòu)件承載力的影響可不予考慮,此時(shí),構(gòu)件的配筋由正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力的計(jì)算確定。
6.4.13 分析表明,按照本條規(guī)定的配筋方法,構(gòu)件的受彎承載力、受剪承載力與受扭承載力之間具有相關(guān)關(guān)系,且與試驗(yàn)結(jié)果大致相符。
6.4.14~6.4.16 在鋼筋混凝土矩形截面框架柱受剪扭承載力計(jì)算中,考慮了軸向壓力的有利作用。分析表明,在βt計(jì)算公式中可不考慮軸向壓力的影響,仍可按公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)T≤(0.175ft+0.035N/A)Wt時(shí),則可忽略扭矩對(duì)框架柱承載力的影響。
6.4.17 本條給出了在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱的剪、扭承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式。
與在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下鋼筋混凝土矩形截面框架柱的剪、扭承載力βt計(jì)算公式相同,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),不考慮軸向拉力的影響。與考慮軸向拉力影響的βt計(jì)算公式比較,βt計(jì)算值略有降低,(1.5—βt)值略有提高;從而當(dāng)軸向拉力N較小時(shí),受扭鋼筋用量略有增大,受剪箍筋用量略有減小,但箍筋總用量沒(méi)有顯著差別。當(dāng)軸向拉力較大,當(dāng)N不小于1.75ftA時(shí),公式(6.4.17—2)右方第1項(xiàng)為零。從而公式(6.4.17—1)和公式(6.4.17—2)蛻變?yōu)榧襞せ炷磷饔庙?xiàng)幾乎不相關(guān)的、偏安全的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。
當(dāng)hw/b(或hw/tw)大于4但小于6時(shí),按線(xiàn)性?xún)?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形截面取腹板寬度,箱形截面取兩側(cè)壁總厚度2tw;
Wt——受扭構(gòu)件的截面受扭塑性抵抗矩,按本規(guī)范第6.4.3條的規(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。
注:當(dāng)hw/b大于6或hw/tw大于6時(shí),受扭構(gòu)件的截面尺寸要求及扭曲截面承載力計(jì)算應(yīng)符合專(zhuān)門(mén)規(guī)定。
式中:ζ——受扭的縱向普通鋼筋與箍筋的配筋強(qiáng)度比值,ζ值不應(yīng)小于0.6,當(dāng)ζ大于1.7時(shí),取1.7;
Astl——受扭計(jì)算中取對(duì)稱(chēng)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,按本規(guī)范第4.2.3條采用;
Acor——截面核心部分的面積,取為bcorhcor,此處,bcor、hcor分別為箍筋內(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),取2(bcor+hcor)。
注:當(dāng)ζ小于1.7或ep0大于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
6.4.5 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,分別按本規(guī)范第6.4.4條進(jìn)行受扭承載力計(jì)算。每個(gè)矩形截面的扭矩設(shè)計(jì)值可按下列規(guī)定計(jì)算:
6.4.8 在剪力和扭矩共同作用下的矩形截面剪扭構(gòu)件,其受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 一般剪扭構(gòu)件
1)受剪承載力
式中:λ——計(jì)算截面的剪跨比,按本規(guī)范第6.3.4條的規(guī)定取用;
βt——集中荷載作用下剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù):當(dāng)βt小于0.5時(shí),取0.5;當(dāng)βt大于1.0時(shí),取1.0。
2)受扭承載力
受扭承載力仍應(yīng)按公式(6.4.8—3)計(jì)算,但式中的βt應(yīng)按公式(6.4.8—5)計(jì)算。
6.4.9 T形和I形截面剪扭構(gòu)件的受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 受剪承載力可按本規(guī)范公式(6.4.8—1)與公式(6.4.8—2)或公式(6.4.8—4)與公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將公式中的T及Wt分別代之以Tw及Wtw;
2 受扭承載力可根據(jù)本規(guī)范第6.4.5條的規(guī)定劃分為幾個(gè)矩形截面分別進(jìn)行計(jì)算。其中,腹板可按本規(guī)范公式(6.4.8—3)、公式(6.4.8—2)或公式(6.4.8—3)、公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將公式中的T及Wt分別代之以Tw及Wtw;受壓翼緣及受拉翼緣可按本規(guī)范第6.4.4條純扭構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算,但應(yīng)將T及Wt分別代之以 及 或Tf及Wtf。
6.4.10 箱形截面鋼筋混凝土剪扭構(gòu)件的受剪扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
1一般剪扭構(gòu)件
式中:βt——按本規(guī)范公式(6.4.8—5)計(jì)算,但式中的Wt應(yīng)代之以αhWt。
2)受扭承載力
受扭承載力仍應(yīng)按公式(6.4.10—2)計(jì)算,但式中的βt值應(yīng)按本規(guī)范公式(6.4.8—5)計(jì)算。
6.4.11 在軸向拉力和扭矩共同作用下的矩形截面鋼筋混凝土構(gòu)件,其受扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
式中:ζ——按本規(guī)范第6.4.4條的規(guī)定確定;
Ast1——受扭計(jì)算中沿截面周邊配置的箍筋單肢截面面積;
Astl——對(duì)稱(chēng)布置受扭用的全部縱向普通鋼筋的截面面積;
N——與扭矩設(shè)計(jì)值相應(yīng)的軸向拉力設(shè)計(jì)值,當(dāng)N大于1.75ftA時(shí),取1.75ftA;
Acor——截面核心部分的面積,取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),取2(bcor+hcor)。
6.4.12 在彎矩、剪力和扭矩共同作用下的矩形、T形、I形和箱形截面的彎剪扭構(gòu)件,可按下列規(guī)定進(jìn)行承載力計(jì)算:
1 當(dāng)V不大于0.35ftbh0或V不大于0.875ftbh0/(λ+1)時(shí),可僅計(jì)算受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和純扭構(gòu)件的受扭承載力;
2 當(dāng)T不大于0.175ftWt或T不大于0.175αhftWt時(shí),可僅驗(yàn)算受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.13 矩形、T形、I形和箱形截面彎剪扭構(gòu)件,其縱向鋼筋截面面積應(yīng)分別按受彎構(gòu)件的正截面受彎承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
6.4.14 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其受剪扭承載力可按下列規(guī)定計(jì)算:
式中:λ——計(jì)算截面的剪跨比,按本規(guī)范第6.3.12條確定;
βt——按本規(guī)范第6.4.8條計(jì)算并符合相關(guān)要求;
ζ——按本規(guī)范第6.4.4條的規(guī)定采用。
6.4.15 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,當(dāng)T不大于(0.175ft+0.035N/A)Wt時(shí),可僅計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.16 在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其縱向普通鋼筋截面面積應(yīng)分別按偏心受壓構(gòu)件的正截面承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
6.4.17 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其受剪扭承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
6.4.18 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,當(dāng)T≤(0.175ft-0.1N/A)Wt時(shí),可僅計(jì)算偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力和斜截面受剪承載力。
6.4.19 在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱,其縱向普通鋼筋截面面積應(yīng)分別按偏心受拉構(gòu)件的正截面承載力和剪扭構(gòu)件的受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置;箍筋截面面積應(yīng)分別按剪扭構(gòu)件的受剪承載力和受扭承載力計(jì)算確定,并應(yīng)配置在相應(yīng)的位置。
條文說(shuō)明
6.4 扭曲截面承載力計(jì)算
6.4.1、6.4.2 混凝土扭曲截面承載力計(jì)算的截面限制條件是以hw/b不大于6的試驗(yàn)為依據(jù)的。公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)的規(guī)定是為了保證構(gòu)件在破壞時(shí)混凝土不首先被壓碎。公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)中的純扭構(gòu)件截面限制條件相當(dāng)于取用;T=(0.16~0.2)fcWt;當(dāng)T等于0時(shí),公式(6.4.1—1)、公式(6.4.1—2)可與本規(guī)范第6.3.1條的公式相協(xié)調(diào)。
6.4.3 本條對(duì)常用的T形、I形和箱形截面受扭塑性抵抗矩的計(jì)算方法作了具體規(guī)定。
T形、I形截面可劃分成矩形截面,劃分的原則是:先按截面總高度確定腹板截面,然后再劃分受壓翼緣和受拉翼緣。本條提供的截面受扭塑性抵抗矩公式是近似的,主要是為了方便受扭承載力的計(jì)算。
6.4.4 公式(6.4.4—1)是根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析后,取用試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏低值給出的。經(jīng)過(guò)對(duì)高強(qiáng)混凝土純扭構(gòu)件的試驗(yàn)驗(yàn)證,該公式仍然適用。
試驗(yàn)表明,當(dāng)ζ值在0.5~2.0范圍內(nèi),鋼筋混凝土受扭構(gòu)件破壞時(shí),其縱筋和箍筋基本能達(dá)到屈服強(qiáng)度。為穩(wěn)妥起見(jiàn),取限制條件為0.6≤ζ≤1.7。當(dāng)ζ>1.7時(shí)取1.7。當(dāng)ζ接近1.2時(shí)為鋼筋達(dá)到屈服的最佳值。因截面內(nèi)力平衡的需要,對(duì)不對(duì)稱(chēng)配置縱向鋼筋截面面積的情況,在計(jì)算中只取對(duì)稱(chēng)布置的縱向鋼筋截面面積。
預(yù)應(yīng)力混凝土純扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究表明,預(yù)應(yīng)力可提高構(gòu)件受扭承載力的前提是縱向鋼筋不能屈服,當(dāng)預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力不超過(guò)規(guī)定的限值時(shí),純扭構(gòu)件受扭承載力可提高
6.4.6 試驗(yàn)研究表明,對(duì)受純扭作用的箱形截面構(gòu)件,當(dāng)壁厚符合一定要求時(shí),其截面的受扭承載力與實(shí)心截面是類(lèi)同的。在公式(6.4.6—1)中的混凝土項(xiàng)受扭承載力與實(shí)心截面的取法相同,即取箱形截面開(kāi)裂扭矩的50%,此外,尚應(yīng)乘以箱形截面壁厚的影響系數(shù)αh;鋼筋項(xiàng)受扭承載力取與實(shí)心矩形截面相同。通過(guò)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果的分析比較,公式(6.4.6—1)的取值是穩(wěn)妥的。
6.4.7 試驗(yàn)研究表明,軸向壓力對(duì)縱筋應(yīng)變的影響十分顯著;由于軸向壓力能使混凝土較好地參加工作,同時(shí)又能改善混凝土的咬合作用和縱向鋼筋的銷(xiāo)栓作用,因而提高了構(gòu)件的受扭承載力。在本條公式中考慮了這一有利因素,它對(duì)受扭承載力的提高值偏安全地取為0.07NWt/A。
試驗(yàn)表明,當(dāng)軸向壓力大于0.65fcA時(shí),構(gòu)件受扭承載力將會(huì)逐步下降,因此,在條文中對(duì)軸向壓力的上限值作了穩(wěn)妥的規(guī)定,即取軸向壓力N的上限值為0.3fcA。
6.4.8 無(wú)腹筋剪扭構(gòu)件的試驗(yàn)研究表明,無(wú)量綱剪扭承載力的相關(guān)關(guān)系符合四分之一圓的規(guī)律;對(duì)有腹筋剪扭構(gòu)件,假設(shè)混凝土部分對(duì)剪扭承載力的貢獻(xiàn)與無(wú)腹筋剪扭構(gòu)件一樣,也可認(rèn)為符合四分之一圓的規(guī)律。
本條公式適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土剪扭構(gòu)件,它是以有腹筋構(gòu)件的剪扭承載力為四分之一圓的相關(guān)曲線(xiàn)作為校正線(xiàn),采用混凝土部分相關(guān)、鋼筋部分不相關(guān)的原則獲得的近似擬合公式。此時(shí),可找到剪扭構(gòu)件混凝土受扭承載力降低系數(shù)βt,其值略大于無(wú)腹筋構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果,但采用此βt值后與有腹筋構(gòu)件的四分之一圓相關(guān)曲線(xiàn)較為接近。
經(jīng)分析表明,在計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的βt時(shí),可近似取與非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件相同的計(jì)算公式,而不考慮預(yù)應(yīng)力合力Np0的影響。
6.4.9 本條規(guī)定了T形和I形截面剪扭構(gòu)件承載力計(jì)算方法。腹板部分要承受全部剪力和分配給腹板的扭矩。這種規(guī)定方法是與受彎構(gòu)件受剪承載力計(jì)算相協(xié)調(diào)的;翼緣僅承受所分配的扭矩,但翼緣中配置的箍筋應(yīng)貫穿整個(gè)翼緣。
6.4.10 根據(jù)鋼筋混凝土箱形截面純扭構(gòu)件受扭承載力計(jì)算公式(6.4.6—1)并借助第6.4.8條剪扭構(gòu)件的相同方法,可導(dǎo)出公式(6.4.10—1)~公式(6.4.10—3),經(jīng)與箱形截面試件的試驗(yàn)結(jié)果比較,所提供的方法是穩(wěn)妥的。
6.4.11 本條是此次修訂新增的內(nèi)容。
在軸向拉力N作用下構(gòu)件的受扭承載力可表示為:
1 混凝土承擔(dān)的扭矩
考慮軸向拉力對(duì)構(gòu)件抗裂性能的影響,拉扭構(gòu)件的開(kāi)裂扭矩可按下式計(jì)算:
根據(jù)以上說(shuō)明,即可得出本條文設(shè)計(jì)計(jì)算公式(6.4.11—1)和公式(6.4.11—2),式中Astl為對(duì)稱(chēng)布置的受扭用的全部縱向鋼筋的截面面積,承受拉力N作用的縱向鋼筋截面面積不應(yīng)計(jì)入。
與國(guó)內(nèi)進(jìn)行的25個(gè)拉扭試件的試驗(yàn)結(jié)果比較,本條公式的計(jì)算值與試驗(yàn)值之比的平均值為0.947(0.755~1.189),是可以接受的。
6.4.12 對(duì)彎剪扭構(gòu)件,當(dāng)V≤0.35fcbh0或V≤0.875ftbh0/(λ+1)時(shí),剪力對(duì)構(gòu)件承載力的影響可不予考慮,此時(shí),構(gòu)件的配筋由正截面受彎承載力和受扭承載力的計(jì)算確定;同理,T≤0.175ftWt或T≤0.175αhftWt時(shí),扭矩對(duì)構(gòu)件承載力的影響可不予考慮,此時(shí),構(gòu)件的配筋由正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力的計(jì)算確定。
6.4.13 分析表明,按照本條規(guī)定的配筋方法,構(gòu)件的受彎承載力、受剪承載力與受扭承載力之間具有相關(guān)關(guān)系,且與試驗(yàn)結(jié)果大致相符。
6.4.14~6.4.16 在鋼筋混凝土矩形截面框架柱受剪扭承載力計(jì)算中,考慮了軸向壓力的有利作用。分析表明,在βt計(jì)算公式中可不考慮軸向壓力的影響,仍可按公式(6.4.8—5)進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)T≤(0.175ft+0.035N/A)Wt時(shí),則可忽略扭矩對(duì)框架柱承載力的影響。
6.4.17 本條給出了在軸向拉力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下的鋼筋混凝土矩形截面框架柱的剪、扭承載力設(shè)計(jì)計(jì)算公式。
與在軸向壓力、彎矩、剪力和扭矩共同作用下鋼筋混凝土矩形截面框架柱的剪、扭承載力βt計(jì)算公式相同,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),不考慮軸向拉力的影響。與考慮軸向拉力影響的βt計(jì)算公式比較,βt計(jì)算值略有降低,(1.5—βt)值略有提高;從而當(dāng)軸向拉力N較小時(shí),受扭鋼筋用量略有增大,受剪箍筋用量略有減小,但箍筋總用量沒(méi)有顯著差別。當(dāng)軸向拉力較大,當(dāng)N不小于1.75ftA時(shí),公式(6.4.17—2)右方第1項(xiàng)為零。從而公式(6.4.17—1)和公式(6.4.17—2)蛻變?yōu)榧襞せ炷磷饔庙?xiàng)幾乎不相關(guān)的、偏安全的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。


鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
