结构推理 钢筋混凝土纯扭构件有几种破坏形式?各有什么特点?计算中如何避免少筋破坏和完全超筋破坏?
【正确答案】钢筋混凝土纯扭构件有四种破坏形式。具体受力特点如下:
   (1)少筋破坏  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。这种破坏在设计中应避免。为了防止少筋破坏,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)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。
   (2)适筋破坏  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,钢筋应力增加但未达到屈服点。随着扭矩不断增加,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破坏,这种破坏与受弯构件适筋梁破坏类似,属于延性破坏,以适筋构件受力状态作为设计的依据。
   (3)完全超筋破坏  当纵向钢筋和箍筋都配置过多或混凝土强度等级太低,会发生纵筋和箍筋均未达到屈服强度,而混凝土先被压碎的现象,这种破坏与受弯构件超筋梁破坏类似,没有明显的破坏预兆,钢筋未充分发挥作用,属于脆性破坏,设计中应避免。为了避免此种破坏,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对构件的截面尺寸作出了限制,间接限定抗扭钢筋的最大用量。
   (4)部分超筋破坏  当箍筋和纵筋的配置数量都比较多,而且其中一种又比另一种更偏多时,构件破坏前只有偏少数量的钢筋受拉屈服,而另一种钢筋直到受压边混凝土压碎为止,仍未达到屈服。这种破坏称为“部分超筋破坏”。破坏特征并非完全脆性和完全没有先兆,故这类构件在工程中还是可以采用的。
【答案解析】