《钢筋混凝土抗力计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋混凝土抗力计算（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 钢筋混凝土抗力计算、配筋和构造要求等需要协调统一的几个问题 作者：李进霞前言 钢筋混凝土扩展基础的设计方法具体对包括扩展基础在内的各类基础设计作出了具体的规定。钢筋混凝土扩展基础的设计应包括下列内容，即： 1)按单向受剪承载力或(和)受冲切承载力计算，确定无腹筋扩展基础的验算截面有效高度h。；根据环境类别选用与混凝土强度等级相应的混凝土保护层厚度。由此确定截面高度h； 2)按正截面受弯承载力计算，确定独立基础底部 、Y轴两个方向的纵向受力钢筋的截面面积A。 、A 或条形基础的配筋； 3)对扩展基础提出几何尺寸、材料和配筋等的构造要求。上述两本规范
2、对扩展基础设计内容的异同点大致是： 1)受冲切承载力计算。无论是基底反力(作用效应)设计值和受冲切承载力(抗力)设计值的取值，两本规范协调一88 Industrial Construction Vo135，No2，2005致；在底板反力由柱根的弯矩设计值|】If和轴压力设计值产生的条件下，均将受冲切计算简化为类似于单向受剪承载力的计算方法。 2)单向受剪承载力计算。“规范GB 50010”对无腹筋的一般(均布荷载为主)板类受弯构件的受剪承载力抗力设计值公式是新增的内容，“规范GB 50007”同样采纳；但在剪力(作用效应)设计值的取值上，前者取板跨内的最大剪力设计值或支座边缘处的剪力设计值，后
3、者取离支座(或柱)边缘h 处的剪力设计值。 3)构造配筋要求。“规范GB 50010”从一般的构造规定，提出了纵向受力钢筋的最小配筋率以及钢筋间距、直径等要求；而“规范GB 50007”仅提出钢筋间距、直径等要求。 4)耐久性要求。“规范GB 50010”根据设计使用年限的规定，在不同环境类别下对混凝土等结构材料的耐久性提出了基本要求，特别是规定了不同的设计使用年限和环境条件下应采用不同的最低混凝土强度等级；“规范GB 50007”在未指出上述条件下，规定了最低混凝土强度等级。由上可知，将上述两本规范协调一致是十分必要的，为此，写出此文供专家评说。 1 概念分析 11 受剪破坏机理与受剪承载力
4、 钢筋混凝土结构构件的受剪破坏机理可能是混凝土结构中认识最不清楚的问题之一。尽管研究者从构件截面或有限元等多种分析方法，并采用各种适宜的本构模型，用于分析各自的试验对象可获得较满意的结果。但是，用上述方法去校核已发表的众多试验结果，总是存在不完全符合的情况，这里所指的“不符合”主要反映在受剪破坏的试验值与分析方法的计算值不相吻合。 各类分析方法所反映的计算参数只能抓主流的，不能面面俱到，因此不完全符合是可以理解的；同样，由于试验方法、试验材料、试验计量、破坏标志等存在的随机性和系统性误差，导致试验结果的不完全真实也是造成两者不符合的原因，这从试验统计图示中试验数据的离散程度之大可以看出。 配置
5、箍筋或(和)弯起钢筋的钢筋混凝土构件受剪的破坏机理，从工程的宏观概念出发，把它们视作是桁架与拱的组合传力模型，从而为实用的受剪承载力公式由混凝土项抗力与箍筋或(和)弯起钢筋项抗力的线性相加或复合相加组成奠定了基础。但是，对无腹筋的钢筋混凝土构件受剪的破坏机理，能否采用上述组合模型就有疑问，因为它不存在作为受拉腹杆的箍筋、弯起钢筋，尽管有些学者尚在为完善这类模型进行不断的探索。无腹筋受弯构件的受剪破坏常呈斜拉型破坏，斜裂缝一旦出现，即很快形成临界斜裂缝，并迅速伸展至受压边缘，使构件斜拉为两部分而破坏，它属于脆性破坏。破坏的位置不一定与最大剪力的位置同步。鉴于无腹筋受弯构件破坏的特殊性，在未得到满
6、意的破坏模型之前，研究者与工程界着眼于通过试验的统计结果来建立设计用的实用公式或者把它视作经验公式，它借助试验对象所提供的主要参数作为构成经验公式的基础，例如，对分布荷载作用下无腹筋的钢筋混凝土受弯构件，其受剪承载力试验值主要取决于： = F( ，P：，lo，h，A，h0) (1) 式中 、lD： 混凝土抗拉强度(或经换算的)实测值、纵向受拉钢筋实际配筋率； f。，l 构件的跨高比； A 截面面积； l。 截面有效高度。 由于受剪承载力试验值 的确定取决于施加在构件上的均布破坏荷载值及由其产生在某一“指定截面”处相应的破坏剪力值 ，即 = 。均布破坏荷载值的确定涉及构件达到受剪承载力时的破坏标
7、志，照理说，达到该破坏标志的截面(通常是倾斜且倾角是不确定的截面)就应是上述的“指定截面”，一个指定的斜截面上具有可选择的几个破坏剪力值，该取其中的较大值、中间值还是较小值?其次，受弯构件的类型很多，有简支、连续或悬臂等类构件，它们的破坏截面位置将取决于构件的类型、内力(弯矩、剪力)的变化规律、配筋特征等参数。鉴于上述情况，研究者通常将均布破坏荷载作用下的支座反力作为构件的受剪承载力试验值 ，时，不再顾及破坏的“指定截面”位置。取用上述试验值的好处是：它所对应的构件最大剪力值即是支座反力。我国的研究者在分析国内外试验结果时，均是按此原则进行试验数据分析的；我国历年来各次修订的也是按此原则规定剪
8、力设计值的取值的。 应当指出，实现均布加载宜采用水压或气压法，对线性构件难于采用；通常的做法是采用多点集中加载来代替。根据受剪承载力的试验数据按式(1)回归所得的具体公式代表了试验的平均水平。为了结构安全性的考虑，规范提供设计用的公式，其取值要比上述回归公式低得多，通常说所取的是试验结果的偏下值，它具有足够的保证率，以满足设计可靠指标的要求。取值降低了的受剪承载力设计值，通常是通过对材料强度取用设计值、几何参数取用名义值以及经验公式中系数的调整来实现的。这些都可在现行规范中的相关公式中见到。于是，对分布荷载作用下无腹筋的钢筋混凝土受弯构件的一般设计表达式可写为： 式中 受弯构件跨度内的或指定截
9、面的最大剪力设计值； 该跨受弯构件的受剪承载力设计值； 混凝土抗拉强度设计值。 通常，式(1)与式(3)间的差别，除了后者采用材料强度设计值之外，公式中的常数项和系数也因上面提及的可靠度要求而会不同，不过表达形式基本保持一致。 当然，也有主张取离开支座距离c处的剪力设计值 。作为所谓的最大剪力设计值，以及与其相应的受剪承载力设计值 ，它们的确定仍然离不开上述的试验结果及可靠度的考虑，因此，在式(2)基础上给出这种情况的一般设计表达式： 对分布荷载作用下的受弯构件，上述两种剪力设计值之间的关系为： 式中， 为折减系数， ：G(clf。)，对简支或两端为固端的受弯构件，可取 =12clf。当采用式
10、(4)的表达式而又要满足与式(2)的可靠度要求等效，势必就要求受剪承载力设计值也应保持下列关系： 由式(2)式(6)的关系可得出下列结论：在分布荷载作用下的无腹筋受弯构件，其受剪承载力设计表达式在选择不同位置的剪力设计值作为最大剪力设计值时，应相应地选择与其配套的受剪承载力设计值。顺便指出，从逻辑上讲上述结论也可用于分布荷载作用下的有腹筋受弯构件。 12 邻近支座区段可变荷裁的直接传递 在邻近支座区段范围内有分布荷载或集中荷载作用在受弯构件顶部时，荷载按照扩散角将直接以受压方式传递到支座内，它与刚性基础(如无筋扩展基础)的传力机制类同；在混凝土结构设计理论中把它称为“不连续区”或“D区”。对无
11、腹筋受弯构件的设计，我们关心的是如何在已知式(3)中的有关设计参数后，再由式(2)来确定其截面尺寸或h ，这时可不必去细究该支座区段的具体受力状况。但是，对有腹筋受弯构件的设计，则涉及到在该区段内如何配置腹筋的问题。国外有些规范中，对布荷载作用下的钢筋混凝土受弯构件，通常采用类似式(4)的方案，如，美国“规范ACI318”和欧洲规范EC 2中，均取用c=h 处的剪力设计值作为最大设计值。此外，“规范ACI 318”对预应力混凝土构件取c=ho2，对深梁取c=015 Z (Z 为净跨)等；c的不同取值，似乎不是纯机理性而是基于安全性的一种处理手法。对应于离支座距离c的构件截面，均称为临界截面。按
12、临界截面进行计算所需的箍筋用量，将可延伸配至支座处。因为在分布荷载作用下有腹筋受弯构件的受剪破坏位置不一定会在支座附近，没有必要在构件c的长度区段(D区)内按支座边的最大剪力设计值来计算并配置过多的箍筋用量；在“规范GB 50010”第752条要求取支座边缘处截面的剪力设计值。显然是偏于安全的规定。 13 冲切破坏机理与受冲切承载力 有些学者和规范把钢筋混凝土板的冲切破坏视作双向受剪破坏，提出了不同的分析模型，它也同属于认识不太清楚的问题。从试验的角度讲，施加冲切荷载的位置近旁，常常是冲切破坏的位置；除非荷载位置附近钢筋混凝土板得到极大的加强，这时，破坏位置才会转移到近旁较薄弱的部位产生冲切破
13、坏，总之，冲切破坏的位置基本是可确定的。各国规范对受冲切承载力的估计仍依据试验数据并考虑可靠度要求来建立设计用的实用公式。对无腹筋的钢筋混凝土结构构件受冲切承载力的一般设计表达式可写为： 式中， 为集中力(冲切力)设计值；R 为受冲切承载力设计值， 为最不利冲切破坏锥体的平均周长；ID：为两个方向配置钢筋的平均配筋率或等效配筋率，取PP 。关于周长 至少有两种说法：一种如上面对 所述的定义，“规范GB 50010”和“规范ACI 318”属于此类取值，相应于此u 处板的垂直截面称为临界截面；另一种称为临界周长 ，它是指冲切破坏锥体上(沿有效高度位置)最大的周长，欧洲规范Ec 2就是这样定义的。
14、事实上，临界周长与冲切破坏锥体的形状有关。通常的冲切破坏锥体呈喇叭状，而并非为一个截头锥体，因此在选取周长时，各国规范是不同的，例如：美国“规范ACI 318”和我国规范均取45。截头锥体，欧洲“规范EC 2”则取337。截头锥体；在板的有效高度为ho的条件下，前者的水平投影长度为h。，而后者的水平投影长度为15h。总之，不管哪种周长取值，最终要反映在R。的 取值是否符合试验规律和可靠度要求上。因此，不妨把周长的取值视作一种处理手法。 集中力(冲切力)设计值的取值是有讲究的，特别在楼板与基础中，应有所区别。“规范GB 50010”规定：“按柱所承受的轴向力设计值的层间差值减去冲切破坏锥体范围内
15、板所承受的荷载设计值”。从逻辑角度讲，这样取值是合适的；但是也应看到，楼面活荷载取为均布荷载是假定性的，是由建筑结构荷载规范500092001)根据等效原则给出的，实际上在冲切破坏锥体范围内不一定有活荷载，因此不减去活荷载设计值属于不利组合，它是稳妥的。但对基础而言，情况有所不同，冲切破坏锥体范围内的板底地基反力以压力传递的形式来平衡柱根传来的部分轴向压力和弯矩，所以“规范GB 50010”和“规范GB 50007”均规定，应扣除这部分反力的条件下进行独立基础的受冲切承载力计算；欧洲“规范EC2”也是这样规定的。美国“规范ACI 318”则规定扣除由l所围的基础底面部分反力，显然，它的扣除量要少于前者。 14 概念分析的结论 1)在分布荷载作用下的钢筋混凝土无腹筋受弯构件的受剪承载力计算中，可取用支座边缘截面的剪力设计值作为设计的依据，只要所提供的受剪承载力设计值是基于试验中获得的支座反力作为统计分析基本依据而给出的。进而言之，“规范C,B50010”所提供的钢筋混凝土无腹筋受弯构件的设计方法，因而对作用效应项和抗力项的规定是匹配的，也是相对合理的。 2)在受冲切承载力计算中，对基础，应在集中力中扣除冲切破坏
