研究成果：矩形截面纯扭构件的破坏形态

根据受扭试验的观察，配置抗扭钢筋对构件在破坏时的抗扭承载能力有很大作用。抗扭钢筋包括抗扭纵向钢筋和抗扭横向箍筋。试验表明，钢筋混凝土构件的受扭破坏形态主要与配筋量多少有关，一般有三种类型。

1.少筋破坏

当抗扭钢筋配得过少时，破坏形态如图6-5a，在荷载作用下，裂缝首先出现在截面长边中点处，并迅速沿45°方向向邻近两个短边的面上发展，在第四个面上出现裂缝后（压区很小）构件突然破坏，破坏面为一空间扭曲面。破坏时钢筋不仅屈服，还可经过流幅进入强化阶段，甚至被拉断，构件截面的扭转角较小（见图6-6曲线1）。破坏前无任何预兆，属于脆性破坏，这类破坏称为少筋破坏。构件受扭极限承载力控制于混凝土抗拉强度及截面尺寸，在设计中应予避免。该类破坏模型是求混凝土开裂扭矩的试验依据，并可按此求得抗扭钢筋的最小值。

图6-5 受扭破坏形态

2.适筋破坏

当配置适量的抗扭钢筋时，破坏形态如图6-5b，破坏是在由多条螺旋裂缝中的一条主裂缝（临界裂缝）造成的空间扭曲面上发生的。裂缝最初的发生如同图6-5a，但由于抗扭钢筋用量适当，在出现第一条裂缝后抗扭钢筋就发挥作用，使构件在破坏前形成多条裂缝，当通过主裂缝处的抗扭钢筋——纵筋和箍筋达到屈服强度后，构件即在该主裂缝的第四个面上的受压区混凝土被压碎时破坏。破坏时，扭转角较大，故属于延性破坏。构件受扭极限承载力比图6-5a所示的少筋构件有很大提高（见图6-6曲线2）。这类破坏称为适筋破坏，该类破坏模型是设计的实验依据。

3.部分超筋破坏(www.xing528.com)

由于抗扭钢筋包括纵筋和箍筋两部分，若两者用量不当，致使混凝土压碎时两者之一（箍筋或纵筋）尚不屈服，这种破坏称为部分超筋破坏。由于构件破坏时有部分钢筋达到屈服，所以破坏时构件有一定的延性，设计时可采用，但不经济。例如，箍筋的用量相对较少时，抗扭强度就由箍筋控制，这时多配纵筋也不能起到提高抗扭强度的作用。反过来，纵筋较少时，多配箍筋也不能充分发挥作用。

图6-6 扭矩—扭转角关系曲线

1—抗扭钢筋过少 2—抗扭钢筋适量 3—抗扭钢筋过多

4.完全超筋破坏

当抗扭钢筋配得过多时，破坏形态如图6-5c，破坏是由某相邻两条45°螺旋裂缝间的混凝土被压碎引起的。构件破坏时虽然螺旋裂缝很多，但都很细，抗扭钢筋——纵筋和箍筋均未达到屈服强度。构件受扭极限承载力控制于混凝土抗压强度及截面尺寸。破坏时扭转角较小（见图6-6曲线3），属于脆性破坏，这类破坏称为完全超筋破坏，在设计中也应予避免。该类破坏模型是求抗扭钢筋最大值的试验依据。