钢筋混凝土结构构件协调扭转的零刚度设计方法——《混凝土结构设计规范》(GB50010)受扭专题修订背景介绍(四)

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发布时间：2021-09-13

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《混凝土结构设计规范》(GB50010)受扭专题修订背景介绍(四)
王振东
(哈尔滨工业大学 150006)
[提要]对于钢筋混凝土超静定结构在弯、剪扭共同作用下的构件,采用假定约束构件扭矩为零的刚度法进
行结构设计,是国外所采用的一种较为简便而且经济的方法。我国规范GB50010-2002由于缺乏工程经验,
未作具体规定。为了广大设计人员的需要,在学习和总结国内外有关设计条文和设计经验的基础上,提出比
现有设计规定更为完整的设计条文和具体设计方法,供有关设计工作和工程技术人员参考。
[关键词]钢筋混凝受扭构件协调扭转
A method taking no account of torsion rigid is usel to design the members under bending,shear and torsion in some
foreign countries. There has no detailed requirements in code GB50010-2002 of China being lack of experience.
Based on the experiences and foreign codes,more integrated requirements and more detailed design method are put for-
word than clause of the code.
Keywords:concrete structure;torsion member; foreign code
钢筋混凝土超静定结构受弯、剪扭共同作用的构
ACI规范在条文说明中指出;
件,采用协调扭转的设计方法,在《混凝土结构设计规
(1)与构件开裂扭矩相应的扭转应力约为Jf/3,
范》(GB50010-2002)(简称《规范》中由于是首次增
取矩形截面构件的受扭弹塑性抵抗矩为 W,=x2y/3,
加的内容.因此.仅对国内经初步试验的梁柱为现浇、
则在开裂时临界截面上的最大设计扭矩(即开裂扭矩)
梁上楼板为预制的独立支承梁体系的情况,作了初步
可取T。=(F。Σx2y/9).
的规定,该法计算较为繁项,在设计应用时有一定的
(2)当由荷载产生的扭矩T超过开裂扭矩T。时,
局限性。为此,介绍另一种较为简便的,且己为国外规
应保证构件有足够的延性和控制裂缝宽度的能力,此
范采用的协调扭转设计方法,即所谓零刚度法(method
时,可不需要协调方程,必须取T=T。配置受扭钢筋:
f taking no account of torsion rigid)。
(3)当截面未开裂时,构件按弹性分析的扭矩T
一零刚度法的概念及其应用简况
在(厂Σx2y/9)与(厅,Σx2y/24)之间时,可用
钢筋混凝土超静定结构受弯、剪扭共同作用的构
实际的扭矩值T设计受扭钢筋。
件,设计时取支承梁(如框架
边梁)的扭转刚度为零,即取事支承梁(框架边梁)
当实际的扭矩T值小于页厂。Σx2y/24)时,可
忽略扭矩的作用.
扭矩为零,不考虑相邻构件
2.欧洲国际混凝土CEB模式规范3设计条文中
如框架次梁)传来的受扭作相邻构件(次梁) B
规定,在协调扭转情况下,扭矩在承载力极限状态的计
用进行内力分析(图1),仅按
算中可以略去不计,构件只需采用与轴线垂直的封闭
开裂扭矩配置受扭所需构造图1 超静定结构弯
箍筋进行配筋。对箍筋的要求:
钢筋的设计方法,称为零刚剪扭构件示意图
(1)箍筋的肢需靠近截面的周边。
度法,此法在国外应用简况为:
(2)箍筋配筋率需达到PL=A。/bs ≥0.2f/fgk.
1.美国ACI规范121设计条文中规定,超静定结构
其中Am=2Ax1,A,为单肢箍筋截面面积,f,x为钢筋
中,由于内力重分配能使构件的扭矩折减时,其最大设
屈服强度,fm为混凝土抗拉强度平均值,大约相当于
计扭矩T。可折减为(FΣx3y/9),其中:中值为承
我国《规范》的1.75/,值,
载力折减系数,可取0.85;f为混凝土圆柱体轴心抗
(3)箍筋间距。不超过0.75b和0.75h二者中的
压强度,当混凝土强度等级不超过C50时,可取f'2=
.8fm.k-fcu.k为边长150mm混凝土立方体抗压强度标
较小值。
CEB模式规范在条文说明中指出:如果协调扭转