钢筋混凝土受冲切构件承载力计算.ppt

第八章 钢筋混凝土受冲切构件承载力计算 1 剪切破坏 剪切破坏面贯穿构件的整个宽度 几何上呈柱面 如普通梁和单向板的剪切破坏 8 1概述 2 冲切破坏 斜裂破坏面围绕集中荷载区域形成大致呈空间回转截锥面或喇叭状时的破坏 它是钢筋混凝土双向板在集中荷载作用下特有的一种剪切破坏形式 3 常见的钢筋混凝土受冲切构件 柱支承无梁楼板 无梁楼盖 水池顶盖 柱下独立基础 无梁平板式片筏基础等 1 冲切破坏的试验分类 1 集中力的反力只沿板周边作用2 集中力的反力满布板面2 冲切破坏特征 正截面裂缝较细 径向裂缝多而宽 无明显主裂缝 挠度较小 破坏表现为柱头连同截锥体突然从余部错动般冲脱 并在板的受拉面形成一圈撕开状裂痕 在挠度陡增时荷载骤降 是一种脆性破坏 8 2冲切破坏特征 1 材料性能1 砼强度 冲切承载力V与成正比 即2 纵向配筋 纵向配筋量加大 抗剪承载力提高2 几何特征 1 板柱尺寸 冲切破坏荷载与柱截面尺寸约成正比 与有效板厚呈指数大于1的幂函数关系2 板柱形状 圆柱截面构件的冲切承载力比矩形截面构件的抗冲切承载力大 8 3影响冲切承载力的因素 3 作用条件主动约束 无关约束 1 边界约束 被动约束 相关约束 抗冲切承载力随主动约束的加强而提高 当板自身约束较弱时也随被动约束的加强而提高 2 冲跨比 C为柱截面尺寸 h0为有效板厚 当 2 5时 破坏锥越陡 承载力提高越快当 2 5时 影响较小 可忽略 3 荷载或反力分布 反力沿周边支承的板其承载力小于反力满布的板的承载力 1 板的抗冲切设计1 无腹筋板的抗冲切验算 如图式中 取和中的小值 8 4抗冲切承载力设计 未开孔洞 图中2临界截面周长 m 板临界截面周长开有孔洞 临界截面周长减图中4的长度配预应力筋 pc m 未配预应力筋 0 F1 局部荷载设计值或集中反力设计值1 柱网均匀布置的中柱节点按轴心受压柱板考虑 2 板柱节点有不平衡弯矩 如内柱两侧跨度不等 边柱 角柱 有水平荷载作用 传递单向不平衡弯矩 不平衡弯矩指向AB边 不平衡弯矩指向CD边 传递双向不平衡弯矩 当考虑不同的荷载组合时应取其中的较大值作为板柱节点受冲切承载力计算用的等效集中反力设计值 与等效集中荷载F1 eq有关参数的计算 中柱 a 图 边柱处 b 图 弯矩作用平面垂直于自由边 边柱处 c 图 弯矩作用平面平行于自由边 角柱处 d 图 例8 2 已知一无梁楼盖柱距5m 板厚160mm 砼 C20 楼面竖向均布活荷载标准值7 8kN m2试验算中柱柱帽上缘处楼板的抗冲切承载力 解 荷载 楼板自重0 16m 25kN m3 4 0kN m220mm厚水泥砂浆抹面0 4kN m220mm厚混合砂浆抹面0 34kN m2结构自重4 74kN m2 1 2 5 69kN m2楼面荷载7 8kN m2 1 3 10 14kN m2荷载设计值总计p 15 83kN m2有效板厚h0 160 25 135mm 按两个方向平均 计算截面周长 m 4 1000 135 4540mm因h0 800mm 取 h 1 0 s 1 2 取 s 2 1 0 4 1 2 s 1 0作为中柱 s 40 2 0 5 sh0 4 m 0 8 min 1 2 0 8抗冲切能力为0 7 hft mh0 0 7 1 0 1 1 0 8 4540 135 1000 376 30kN冲切剪力因370 22 376 30 故中柱柱帽上缘处楼板满足抗冲切要求 2 抗冲切配筋设计 当验算不满足时可在柱周板内配抗剪钢筋 提高抗冲切能力 截面尺寸限制条件 配筋面积 配置箍筋配置弯起钢筋 构造要求 例8 2 将例题8 1所示无梁楼盖取消柱帽做为屋盖 板厚砼强度不变 屋面承受均布活荷载标准值1 5KN m2试板的抗冲切设计 解 荷载 屋面板自重4 0kN m2刚性防水层0 96kN m2顶棚0 25kN m2结构自重5 21kN m2 1 2 6 25kN m2屋面活载1 5kN m2 1 4 2 1kN m2荷载设计值总计p 8 35kN m2h0 135mm h 1 0 1 1 0 m 4 300 135 1740mm s 40 min 1 2 1 0 抗冲切能力为0 7 hft mh0 0 7 1 1 1 1 1740 135 1000 180 87kN冲切剪力因180 871 5h0 202 5mm 采用HPB235钢筋45 弯起则选用 12则根数n 973 21 113 1 8 6根实际采用12根 每方向3根 3 柱帽的设计 柱帽的3中型式 a 图无顶柱帽用于板面荷载较小时 b 图折线形柱帽用于板面荷载较大时 c 图有顶柱帽抗剪设计 按下图的倾斜坡度及尺寸设计则不存在冲切问题 柱帽抗弯设计 一般按构造要求配筋即可设置柱帽能提高抗冲切承载力但施工麻烦且不美观因此优先采用配置腹筋以提高承载力 2 基础的抗冲切设计基础分类 阶形基础和锥形基础破坏位置 柱与基础交接处阶形基础变阶处锥形基础倾斜段破坏形式 沿柱边呈45 倾斜的角锥面 冲切承载力验算 沿基础长边方向地基反力较大的一侧取一个冲切界面验算柱与基础交接处 阶形基础锥形基础 方形基础 c图 方形基础 b图 变阶处抗冲切承载力验算 方法与基础交接处同只需将式中ac bc以变阶处的平面尺寸代替即可 例8 3 已知一柱下独立基础 柱截面尺寸600 400mm基础平面尺寸300 2500mm柱边基础高度850mm 柱边第一阶宽400mm 高350mm 基底反力最大值Ps 210kN m2砼 C15 试验算抗冲切承载力 解 因柱边第一阶宽高比400 350 1 需验算柱与基础交接处的抗冲切能力ac 600mm bc 400mm h0 850 40 810mm h 1 0 1 850 800 2000 800 0 9958b 2bc