7.4 剪扭共同作用下的构件承载力计算
1.剪扭相关性
同时受到剪力和扭矩作用的构件，其承载力总是低于剪力或扭矩单独作用时的承载力，即存在着剪扭相关性。这是因为由剪力和扭矩产生的剪应力在构件的一个侧面上总是叠加的。图7-15给出了无腹筋构件在不同扭矩和剪力比值下的承载力试验结果。从图中可以看出，无腹筋构件的抗剪和抗扭承载力相关关系大致按1/4圆规律变化。即随着同时作用扭矩的增大，构件抗剪承载力逐渐降低，当扭矩达到构件的纯抗扭承载力时，其抗剪承载力下降为零。反之亦然。
试验研究表明，对于有腹筋构件的剪扭相关曲线也近似于1/4圆（图7-15）。图中，V0、T0分别为剪力、扭矩单独作用时的有腹筋构件承载力，V、T为剪扭共同作用时的有腹筋构件的受剪、受扭承载力。
图7-15 T - V相关关系 图7-16剪扭承载力相关关系及bt的近似计算
2.简化计算方法
《结构规范》在试验研究的基础上，采用混凝土部分相关、钢筋部分不相关的近似计算方法。箍筋按剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力分别计算其所需箍筋用量，采用叠加配筋方法。混凝土部分为了防止双重利用而降低承载能力，考虑其相关关系。
3.矩形截面剪扭构件的承载力计算
（1）一般剪扭构件
一般剪扭构件的受剪承载力和受扭承载力按下列公式计算：
式中：bt为剪扭构件的混凝土受扭承载力降低系数。
（7-28a）
Asv——受剪承载力所需的箍筋截面面积。
（2）集中荷载作用下的独立剪扭构件
集中荷载作用下的独立剪扭构件，其受剪和受扭承载力按下列公式计算：
λ——计算截面的剪跨比。
4.带翼缘截面剪扭构件的承载力计算
T形和工字形截面剪扭构件的受剪承载力按式（7-26）与式（7-28a）或式（7-29）与式（7-28b）进行计算，计算时应将T和Wt分别以Tw和Wtw代替。
T形和工字形截面剪扭构件的受扭承载力，根据第7.2节图7-10中的规定划分为几个矩形截面分别进行计算；腹板可按式（7-27）与式（7-28a）或式（7-27）与式（7-28b）进行计算，计算时应将T和Wt分别以Tw和Wtw代替；受压翼缘及受拉翼缘可按矩形截面纯扭构件的规定进行计算，计算时应将T和Wt分别以T'f和W'tf或Tf和Wtf代替。
5.箱形截面剪扭构件的承载力计算
（1）一般剪扭构件
在一般剪扭条件下，箱型截面构件的受剪承载力和受扭承载力与实心截面是基本相同的，可按式（7-26）与式（7-28a），或式（7-27）与式（7-28a）进行计算，只是Wt均乘以系数αh，αh按式（7-19）计算。
（2）集中荷载作用下的独立剪扭构件
集中荷载作用下的独立剪扭构件，其受剪和受扭承载力可按式（7-29）与式（7-28b），或式（7-27）与式（7-28b）进行计算。
6.构造要求
（1）构件的截面尺寸
为了保证弯剪扭构件的破坏不是开始于混凝土压碎，对hw/b≤6的矩形、T形、工字形截面和hw/tw≤6的箱形截面构件（箱形截面如图7-18所示），其截面应符合下列条件：
式中：T——扭矩设计值；
b——矩形截面的宽度，T形或工形截面的腹板宽度，箱形截面的侧壁总厚度2tw；
Wt——受扭构件的截面受扭塑性抵抗矩；
hw——截面的腹板高度：对矩形截面，取有效高度；对T形截面，取有效高度减去翼缘高度；对工字形和箱形截面，取腹板净高。
（2）最小配筋率
为了避免发生少筋破坏，《结构规范》规定，弯剪扭构件受扭纵筋的最小配筋率为：
式中：ρtl ——受扭纵筋钢筋的配筋率：ρtl = Astl /bh；
b——受剪截面的宽度，即矩形和箱形截面的宽度，T形或工字形截面的腹板宽度；
Astl ——沿截面周边布置的受扭纵向钢筋总截面面积。
抗扭箍筋的最小配筋率同纯扭构件，应满足式（7-22）的要求。
当符合下列公式要求时，
（7-33）
可不进行构件受剪扭承载力计算，但为了防止构件的脆断和保证构件破坏时具有一定的延性，需按构造要求配置纵向钢筋和箍筋。
1. 剪扭构件的承载力计算公式中（ A ）。
A. 混凝土部分相关，钢筋不相关；B. 混凝土各钢筋均相关；
C. 混凝土和钢筋均不相关；D. 混凝土不相关，钢筋相关；
2. T形和L形截面剪扭构件可分成矩形块计算，此时（ B ）。
A. 由各矩形块分担剪力 B.剪力全由腹板承担
C. 剪力、扭矩全由腹板承担 D.扭矩全由腹板承担
【案例】
【7-2】已知矩形截面构件，b´h=250mm´500mm，承受扭矩设计值T=12kN·m，剪力设计值V=100kN，采用C20混凝土和HPB300级钢筋。试计算其配筋。
【作业】
1. 什么是剪扭相关关系？
2. T形和I形截面剪扭构件承载力计算原则是什么？
3. 在剪、扭构件承载力计算中如符合下列条件，说明了什么？
4. 承受均布荷载作用的矩形截面剪扭构件，截面尺寸b´h=200mm´400mm，一类环境，承受的扭矩设计值T=10kN×m，剪力设计值V=80kN。混凝土强度等级为C30，纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用直径10mm的HPB300级钢筋。试配置构件所需配置的受扭纵筋和箍筋。
透水混凝土——道路积水终结者
透水混凝土最早在上世纪七、八十年代就已经开始得到研究和应用，近些年也被不少国家大量推广并使用，但是透水混凝土究竟是个什么玩意儿呢？其实它是一种由骨料、水泥和水拌制而成的多孔轻质混凝土。作为一种新的环保型、生态型的道路材料，透水混凝土所具备的透气、透水以及重量轻等优点，也让它在城市雨水管理和水污染防治等工作上有着不可替代的重要作用。
近日英国一款“饥渴”混凝土横空出世，它的出现再次刷新了人们对于透水混凝土的认识。这种新型混凝土允许表面水渗透至下层地面，在1分钟之内可以吸收4000L的水。而在大雨期间还可以充当一个蓄水池，当气温高的时候，存储的水量蒸发能够为地面温度降温。它除了能够防止道路积水、洪涝灾害之外，还可以让道路交通更加安全，避免了许多行车因为水坑而出现的交通事故。甚至有网友评论道：“有了这种混凝土。妈妈再也不用担心下雨天，我被飞驰而过的骑车溅一身脏水啦！” 目前英格兰HighWycombe小镇的停车场和Worksop高尔夫球场已经开始使用。
目前，透水混凝土的应用范围主要是马路两侧的人行道及自行车道、社区内的地面装饰、园林景观道路以及城市广场一些易积水公共场所。未来，相信将会有越来越多的道路采用这种新型的透水混凝土，不过，距离在全球普及应该还有很长一段路要走。
透水混凝土的优势：
透水混凝土的排水透水性是人们对它对大众的看法了，它不仅能够利用自身的多孔性，实现自由过滤排水，更充分利用雷雨降水，发挥透水性路基的“蓄水池功能”。尤其是在大力提倡环保理念的今天，透水混凝土当然也不甘落后，积极发挥其调节城市地表空间气候条件的能力，使地面与空气之间能够进行热量与温度的交换，从而达到吸声降噪的目的，道路终结者的称号透水混凝土真可谓是实至名归啊。
