㈠ 纯扭构件有哪些破坏形态
有种形态:
结构的破坏特征,主要与配筋数量有关:
(1)当混凝土受扭构件配筋数量较少时(少筋构件),结构在扭矩荷载作用下,混凝土开裂并退出工作,混凝土承担的拉力转移给钢筋,由于结构配置纵筋及箍筋数量很少,钢筋应力立即达到或超过屈服点,结构立即破坏。破坏过程急速而突然,破坏扭矩基本上等于抗裂扭矩。破坏类似于受弯构件的少筋梁,被称为“少筋破坏”,为了避免脆性破坏的发生,规范对受扭构件提出了抗扭箍筋及抗扭纵筋的下限(最小配筋率)及箍筋最大间距等严格规定。
(2)当混凝土受扭构件按正常数量配筋时(适筋构件),结构在扭矩荷载作用下,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,结构纵筋及箍筋相继达到屈服点,进而混凝土裂缝不断开展,最后由于受压区混凝土达到抗压强度而破坏。结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较大,破坏过程表现出一定的塑性特征。破坏类似于受弯构件的适筋梁,属于延性破坏即“适筋破坏”,下面列出的受扭承载力公式所计算的也就是这一类破坏形态。
(3)当混凝土受扭构件配筋数量过大或混凝土强度等级过低时(超筋构件),结构破坏时纵筋和箍筋均未达到屈服点,受压区混凝土首先达到抗压强度而破坏。结构破坏时其变形及混凝土裂缝宽度均较小,其破坏类似于受弯构件的超筋梁,属于无预兆的脆性破坏即“超筋破坏”,在工程设计中应予避免,因此规范中规定了配筋上限,也就是规定了最小的截面尺寸条件。
(4) 当混凝土受扭构件的纵筋与箍筋比率相差较大时(部分超筋构件),即一种钢筋配置数量较多,另一种钢筋配置数量较少,随着扭矩荷载的不断增加,配置数量较少的钢筋达到屈服点,最后受压区混凝土达到抗压强度而破坏。结构破坏时配置数量较多的钢筋并没有达到屈服点,结构具有一定的延性性质。这种破坏的延性比完全超筋要大一些,但又小于适筋构件,这种破坏叫“部分超筋破坏”。为防止出现这种破坏,规范用抗扭纵筋和抗扭箍筋的比值的合适范围来控制。
㈡ 钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏形式有哪几种各有什么特点
钢筋混凝土受弯构件正截面的受力性能和破坏特征与受拉钢筋的配筋率、钢筋强度和混凝土强度等因素有关。一般可按照其破坏特征分为三类:适筋截面、超筋截面和少筋截面。
试验表明,受弯构件正截面破坏性质与其配置的纵向受拉钢筋的多少有关,当配筋率大小不同时,受弯构件正截面可能产生下列三种不同的破坏形式:
1、适筋梁
适筋梁的配筋率在正常范围内,其破坏过程可分为三个阶段:第一阶段(裂缝出现前阶段)、第二阶段(带裂缝工作阶段)、第三阶段(破坏阶段)。适筋梁的破坏不是突然发生的,破坏前有明显的裂缝和挠度,这种破坏称为塑性破坏。适筋梁的钢筋和混凝土的强度均能充分发挥作用,且破坏前有明显的预兆,故在正截面强度计算时,应控制钢筋的用量,将梁设计成适筋梁。
2、超筋梁
梁内纵向受拉钢筋配置过多,在受拉钢筋屈服之前,受压区的混凝土已经被压碎,破坏时受压区边缘混凝土达到极限压应变,梁的截面破坏,这种破坏称为超筋破坏。由于破坏时受拉钢筋应力远小于屈服强度,所以裂缝延伸不高,裂缝宽度不大,梁破坏前的挠度也很小,破坏很突然,没有预兆,这种破坏称为脆性破坏。超筋梁不仅破坏突然,而且用钢量大,既不安全又不经济,设计时不允许采用超筋梁。
3、少筋梁
梁内纵向受拉钢筋配置过少,加载初期,拉力初期钢筋与混凝土共同承担。当受拉区出现第一条裂缝后,混凝土退出工作,拉力几乎全部由钢筋承担,受拉钢筋越少,钢筋应力增加也越多。如果纵向受拉钢筋数量太少,使裂缝处纵向受拉钢筋应力很快达到钢筋的屈服强度,甚至被拉断,而这时受压区混凝土尚末被压碎,这种破坏称为少筋百破坏。少筋梁破坏时,裂缝宽度和挠度都很大,破坏突然,这种破坏也称为脆性破坏。少筋梁截面尺寸一般都比较大,受压区混凝土的强度没有充分利用,既不安全又不经济,设计时不允许采用少筋梁。