6,3、斜截面承載力計(jì)算6、3.1,混凝土構(gòu)件的受剪截面限制條件仍采用02版規(guī)范的表達(dá)形式,規(guī)定受彎構(gòu)件的受剪截面限制條件、其目的首先是防止構(gòu)件截面發(fā)生斜壓破壞 或腹板壓壞 其次是限制在使用階段可能發(fā)生的斜裂縫寬度、同時(shí)也是構(gòu)件斜截面受剪破壞的最大配箍率條件、本條同時(shí)給出了劃分普通構(gòu)件與薄腹構(gòu)件截面限制條件的界限。以及兩個(gè)截面限制條件的過(guò)渡辦法、6、3。2.本條給出了需要進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算的截面位置 在一般情況下是指最可能發(fā)生斜截面破壞的位置,包括可能受力最大的梁端截面,截面尺寸突然變化處.箍筋數(shù)量變化和彎起鋼筋配置處等,6、3 3,由于混凝土受彎構(gòu)件受剪破壞的影響因素眾多.破壞形態(tài)復(fù)雜 對(duì)混凝土構(gòu)件受剪機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不很充分。至今未能像正截面承載力計(jì)算一樣建立一套較完整的理論體系.國(guó)外各主要規(guī)范及國(guó)內(nèi)各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中斜截面承載力計(jì)算方法各異 計(jì)算模式也不盡相同,對(duì)無(wú)腹筋受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力計(jì)算.1。根據(jù)收集到大量的均布荷載作用下無(wú)腹筋簡(jiǎn)支淺梁,無(wú)腹筋簡(jiǎn)支短梁,無(wú)腹筋簡(jiǎn)支深梁以及無(wú)腹筋連續(xù)淺梁的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以支座處的剪力值為依據(jù)進(jìn)行分析、可得到承受均布荷載為主的無(wú)腹筋一般受彎構(gòu)件受剪承載力Vc偏下值的計(jì)算公式如下,Vc,0。7βhβρftbh0 2。綜合國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)范規(guī)定,對(duì)不配置箍筋和彎起鋼筋的鋼筋混凝土板的受剪承載力計(jì)算中 合理地反映了截面尺寸效應(yīng)的影響。在第6,3。3條的公式中用系數(shù)。來(lái)表示,同時(shí)給出了截面高度的適用范圍、當(dāng)截面有效高度超過(guò)2000mm后,其受剪承載力還將會(huì)有所降低,但對(duì)此試驗(yàn)研究尚不夠.未能作出進(jìn)一步規(guī)定,對(duì)第6 3.3條中的一般板類受彎構(gòu)件。主要指受均布荷載作用下的單向板和雙向板需按單向板計(jì)算的構(gòu)件.試驗(yàn)研究表明、對(duì)較厚的鋼筋混凝土板.除沿板的上 下表面按計(jì)算或構(gòu)造配置雙向鋼筋網(wǎng)之外,如按本規(guī)范第9、1。11條的規(guī)定,在板厚中間部位配置雙向鋼筋網(wǎng),將會(huì)較好地改善其受剪承載性能。3.根據(jù)試驗(yàn)分析、縱向受拉鋼筋的配筋率ρ對(duì)無(wú)腹筋梁受剪承載力Vc的影響可用系數(shù)βρ.0,7、20ρ.來(lái)表示、通常在ρ大于1,5、時(shí),縱向受拉鋼筋的配筋率ρ對(duì)無(wú)腹筋梁受剪承載力的影響才較為明顯。所以,在公式中未納入系數(shù)βρ 4 這里應(yīng)當(dāng)說(shuō)明,以上雖然分析了無(wú)腹筋梁受剪承載力的計(jì)算公式.但并不表示設(shè)計(jì)的梁不需配置箍筋.考慮到剪切破壞有明顯的脆性,特別是斜拉破壞,斜裂縫一旦出現(xiàn)梁即告剪壞 單靠混凝土承受剪力是不安全的,除了截面高度不大于150mm的梁外,一般梁即使?jié)M足V Vc的要求 仍應(yīng)按構(gòu)造要求配置箍筋,6.3,4。02版規(guī)范的受剪承載力設(shè)計(jì)公式分為集中荷載獨(dú)立梁和一般受彎構(gòu)件兩種情況、較國(guó)外多數(shù)國(guó)家的規(guī)范繁瑣,且兩個(gè)公式在臨近集中荷載為主的情況附近計(jì)算值不協(xié)調(diào) 且有較大差異、因此、建立一個(gè)統(tǒng)一的受剪承載力計(jì)算公式是規(guī)范修訂和發(fā)展的趨勢(shì) 但考慮到我國(guó)的國(guó)情和規(guī)范的設(shè)計(jì)習(xí)慣.且過(guò)去規(guī)范的受剪承載力設(shè)計(jì)公式分兩種情況用于設(shè)計(jì)也是可行的,此次修訂實(shí)質(zhì)上仍保留了受剪承載力計(jì)算的兩種形式、只是在原有受彎構(gòu)件兩個(gè)斜截面承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了整改、具體做法是混凝土項(xiàng)系數(shù)不變,僅對(duì)一般受彎構(gòu)件公式的箍筋項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整 由1 25改為1 0,通過(guò)對(duì)55個(gè)均布荷載作用下有腹筋簡(jiǎn)支梁構(gòu)件試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自原冶金建筑研究總院 同濟(jì)大學(xué)。天津大學(xué) 重慶大學(xué)、原哈爾濱建筑大學(xué).R.B。L Smith等、結(jié)果表明.此次修訂公式的可靠度有一定程度的提高,采用本次修訂公式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)。箍筋用鋼量比02版規(guī)范計(jì)算值可能增加約25 箍筋項(xiàng)系數(shù)由1.25改為1,0,也是為將來(lái)統(tǒng)一成一個(gè)受剪承載力計(jì)算公式建立基礎(chǔ)。試驗(yàn)研究表明,預(yù)應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的受剪承載力起有利作用.主要因?yàn)轭A(yù)壓應(yīng)力能阻滯斜裂縫的出現(xiàn)和開展,增加了混凝土剪壓區(qū)高度,從而提高了混凝土剪壓區(qū)所承擔(dān)的剪力.根據(jù)試驗(yàn)分析.預(yù)應(yīng)力混凝土梁受剪承載力的提高主要與預(yù)加力的大小及其作用點(diǎn)的位置有關(guān) 此外。試驗(yàn)還表明 預(yù)加力對(duì)梁受剪承載力的提高作用應(yīng)給予限制、因此、預(yù)應(yīng)力混凝土梁受剪承載力的計(jì)算 可在非預(yù)應(yīng)力梁計(jì)算公式的基礎(chǔ)上.加上一項(xiàng)施加預(yù)應(yīng)力所提高的受剪承載力設(shè)計(jì)值0 05Np0,且當(dāng)Np0超過(guò)0。3fcA0時(shí)、只取0,3fcA0、以達(dá)到限制的目的、同時(shí).它僅適用于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁.且只有當(dāng)Np0對(duì)梁產(chǎn)生的彎矩與外彎矩相反時(shí)才能予以考慮。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,尚未作深入研究,此外,對(duì)允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁??紤]到構(gòu)件達(dá)到承載力時(shí) 預(yù)應(yīng)力可能消失,在未有充分試驗(yàn)依據(jù)之前.暫不考慮預(yù)應(yīng)力對(duì)截面抗剪的有利作用。6、3,5.6.3,6、試驗(yàn)表明.與破壞斜截面相交的非預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋和預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋可以提高構(gòu)件的斜截面受剪承載力。因此.除垂直于構(gòu)件軸線的箍筋外 彎起鋼筋也可以作為構(gòu)件的抗剪鋼筋.公式、6 3,5 給出了箍筋和彎起鋼筋并用時(shí),斜截面受剪承載力的計(jì)算公式.考慮到彎起鋼筋與破壞斜截面相交位置的不定性 其應(yīng)力可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度 因此在公式中引入了彎起鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)0,8.由于每根彎起鋼筋只能承受一定范圍內(nèi)的剪力。當(dāng)按第6,3、6條的規(guī)定確定剪力設(shè)計(jì)值并按公式、6,3。5,計(jì)算彎起鋼筋時(shí),其配筋構(gòu)造應(yīng)符合本規(guī)范第9,2,8條的規(guī)定、6,3.7,試驗(yàn)表明.箍筋能抑制斜裂縫的發(fā)展 在不配置箍筋的梁中,斜裂縫的突然形成可能導(dǎo)致脆性的斜拉破壞、因此,本規(guī)范規(guī)定當(dāng)剪力設(shè)計(jì)值小于無(wú)腹筋梁的受剪承載力時(shí)。應(yīng)按本規(guī)范第9、2。9條的規(guī)定配置最小用量的箍筋、這些箍筋還能提高構(gòu)件抵抗超載和承受由于變形所引起應(yīng)力的能力 02版規(guī)范中 本條計(jì)算公式也分為一般受彎構(gòu)件和集中荷載作用下的獨(dú)立梁兩種形式。此次修訂與第6、3。4條相協(xié)調(diào) 統(tǒng)一為一個(gè)公式.6 3,8,受拉邊傾斜的受彎構(gòu)件.其受剪破壞的形態(tài)與等高度的受彎構(gòu)件相類似,但在受剪破壞時(shí),其傾斜受拉鋼筋的應(yīng)力可能發(fā)揮得比較高 在受剪承載力中將占有相當(dāng)?shù)谋壤?、根?jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析 提出了公式,6。3、8。2、并與等高度的受彎構(gòu)件的受剪承載力公式相匹配 給出了公式。6,3,8。1,6。3。9.6 3、10 受彎構(gòu)件斜截面的受彎承載力計(jì)算是在受拉區(qū)縱向受力鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度的前提下給出的.此時(shí)、在公式、6,3.9。1.中所需的斜截面水平投影長(zhǎng)度c、可由公式。6。3 9 2、確定.如果構(gòu)件設(shè)計(jì)符合第6,3.10條列出的相關(guān)規(guī)定、構(gòu)件的斜截面受彎承載力一般可滿足第6,3 9條的要求 因此可不進(jìn)行斜截面的受彎承載力計(jì)算,6 3,11.6 3。14 試驗(yàn)研究表明、軸向壓力對(duì)構(gòu)件的受剪承載力起有利作用,主要是因?yàn)檩S向壓力能阻滯斜裂縫的出現(xiàn)和開展、增加了混凝土剪壓區(qū)高度 從而提高混凝土所承擔(dān)的剪力.軸壓比限值范圍內(nèi) 斜截面水平投影長(zhǎng)度與相同參數(shù)的無(wú)軸向壓力梁相比基本不變,故對(duì)箍筋所承擔(dān)的剪力沒有明顯的影響,軸向壓力對(duì)構(gòu)件受剪承載力的有利作用是有限度的,當(dāng)軸壓比在0,3、0 5的范圍時(shí) 受剪承載力達(dá)到最大值。若再增加軸向壓力.將導(dǎo)致受剪承載力的降低.并轉(zhuǎn)變?yōu)閹в行绷芽p的正截面小偏心受壓破壞.因此應(yīng)對(duì)軸向壓力的受剪承載力提高范圍予以限制,基于上述考慮.通過(guò)對(duì)偏壓構(gòu)件、框架柱試驗(yàn)資料的分析、對(duì)矩形截面的鋼筋混凝土偏心構(gòu)件的斜截面受剪承載力計(jì)算,可在集中荷載作用下的矩形截面獨(dú)立梁計(jì)算公式的基礎(chǔ)上.加一項(xiàng)軸向壓力所提高的受剪承載力設(shè)計(jì)值,即0,07N 且當(dāng)N大于0、3fcA時(shí) 規(guī)定僅取為0.3fcA、相當(dāng)于試驗(yàn)結(jié)果的偏低值,對(duì)承受軸向壓力的框架結(jié)構(gòu)的框架柱。由于柱兩端受到約束。當(dāng)反彎點(diǎn)在層高范圍內(nèi)時(shí)。其計(jì)算截面的剪跨比可近似取Hn、2h0。而對(duì)其他各類結(jié)構(gòu)的框架柱的剪跨比則取為M,Vh0。與截面承受的彎矩和剪力有關(guān),同時(shí) 還規(guī)定了計(jì)算剪跨比取值的上。下限值,偏心受拉構(gòu)件的受力特點(diǎn)是 在軸向拉力作用下.構(gòu)件上可能產(chǎn)生橫貫全截面 垂直于桿軸的初始垂直裂縫,施加橫向荷載后,構(gòu)件頂部裂縫閉合而底部裂縫加寬、且斜裂縫可能直接穿過(guò)初始垂直裂縫向上發(fā)展,也可能沿初始垂直裂縫延伸再斜向發(fā)展。斜裂縫呈現(xiàn)寬度較大,傾角較大。斜裂縫末端剪壓區(qū)高度減小,甚至沒有剪壓區(qū).從而截面的受剪承載力要比受彎構(gòu)件的受剪承載力有明顯的降低。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并偏穩(wěn)妥地考慮、減去一項(xiàng)軸向拉力所降低的受剪承載力設(shè)計(jì)值、即0。2N,此外.第6。3,14條還對(duì)受拉截面總受剪承載力設(shè)計(jì)值的下限值和箍筋的最小配筋特征值作了規(guī)定、對(duì)矩形截面鋼筋混凝土偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件受剪要求的截面限制條件,與第6 3.1條的規(guī)定相同.與02版規(guī)范相同.與02版規(guī)范公式比較.本次修訂的偏心受力構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算公式。只對(duì)02版規(guī)范公式中的混凝土項(xiàng)采用公式。6,3 4.2,中的混凝土項(xiàng)代替.并將適用范圍由矩形截面擴(kuò)大到T形和I形截面,且箍筋項(xiàng)的系數(shù)取為1,0.偏心受壓構(gòu)件受剪承載力計(jì)算公式,6 3,12,及偏心受拉構(gòu)件受剪承載力計(jì)算公式,6,3 14 與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較.計(jì)算值也是相當(dāng)于試驗(yàn)結(jié)果的偏低值,6 3,15。在分析了國(guó)內(nèi)外一定數(shù)量圓形截面受彎構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上、借鑒國(guó)外有關(guān)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定、提出了采用等效慣性矩原則確定等效截面寬度和等效截面高度的取值方法、從而對(duì)圓形截面受彎和偏心受壓構(gòu)件,可直接采用配置垂直箍筋的矩形截面受彎和偏心受壓構(gòu)件的受剪截面限制條件和受剪承載力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算.6、3,16.6,3,19。試驗(yàn)表明,矩形截面鋼筋混凝土柱在斜向水平荷載作用下的抗剪性能與在單向水平荷載作用下的受剪性能存在著明顯的差別,根據(jù)國(guó)外的有關(guān)研究資料以及國(guó)內(nèi)配置周邊箍筋的斜向受剪試件的試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)分析表明、構(gòu)件的受剪承載力大致服從橢圓規(guī)律。本規(guī)范第6.3、17條的公式、6、3,17、1,和公式,6,3 17,2.實(shí)質(zhì)上就是由上面的橢圓方程式轉(zhuǎn)化成在形式上與單向偏心受壓構(gòu)件受剪承載力計(jì)算公式相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)表達(dá)式 在復(fù)核截面時(shí),可直接按公式進(jìn)行驗(yàn)算.在進(jìn)行截面設(shè)計(jì)時(shí)、可近似選取公式 6,3。17 1、和公式。6,3,17。2、中的Vux,Vuy比值等于1 0。而后再進(jìn)行箍筋截面面積的計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)宜采用封閉箍筋,必要時(shí)也可配置單肢箍筋.當(dāng)復(fù)合封閉箍筋相重疊部分的箍筋長(zhǎng)度小于截面周邊箍筋長(zhǎng)邊或短邊長(zhǎng)度時(shí)。不應(yīng)將該箍筋較短方向上的箍筋截面面積計(jì)入Asvx或Asvy中,第6,3。16條和第6、3,18條同樣采用了以橢圓規(guī)律的受剪承載力方程式為基礎(chǔ)并與單向偏心受壓構(gòu)件受剪的截面要求相銜接的表達(dá)式、同時(shí)提出 為了簡(jiǎn)化計(jì)算.對(duì)剪力設(shè)計(jì)值V的作用方向與x軸的夾角θ在0、10 和80、90、時(shí)、可按單向受剪計(jì)算.6 3.20,本條規(guī)定與02版規(guī)范相同,目的是規(guī)定剪力墻截面尺寸的最小值.或者說(shuō)限制了剪力墻截面的最大名義剪應(yīng)力值,剪力墻的名義剪應(yīng)力值過(guò)高 會(huì)在早期出現(xiàn)斜裂縫,因極限狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度受混凝土抗斜壓能力控制,抗剪鋼筋不能充分發(fā)揮作用。6,3.21,6,3。22、在剪力墻設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)構(gòu)造措施防止發(fā)生剪拉破壞和斜壓破壞.通過(guò)計(jì)算確定墻中水平鋼筋,防止發(fā)生剪切破壞,在偏心受壓墻肢中,軸向壓力有利于抗剪承載力,但壓力增大到一定程度后,對(duì)抗剪的有利作用減小,因此對(duì)軸力的取值需加以限制.在偏心受拉墻肢中、考慮了軸向拉力的不利影響。6。3 23。剪力墻連梁的斜截面受剪承載力計(jì)算、采用和普通框架梁一致的截面承載力計(jì)算方法.