混凝土的破坏有受压、受拉、受弯、受剪、受扭等形式,在进行混凝土构件设计,如板、基础、承台,经常会遇到是否要同时验算冲切和剪切的问题,规范针对不同的构件规定了必须验算的内容,但是对冲切和剪切概念上,仍有很多地方不甚清楚。 冲切又称冲剪,冲切和剪切的相同点,都是受混凝土抗拉强度控制的45°斜面受剪。不同点是,剪切是正交线荷载作用下形成一个45°剪切平面,呈现截面剪断;而冲切,是集中荷载作用下形成一个45°剪切锥面,是三维空间曲面,呈现锥体脱落。 土木君觉得广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2016对冲切和剪切对叙述比较清晰,特摘录如下: 9.2.7条文说明:一般说来,柱下单独基础板双向受力,墙下条形基础板单向受力,冲切和剪切,其破坏机理类似,承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。不同的是剪切破坏面可视为平面,而冲切破坏面则可视为空间曲面,如截圆锥、截角锥或棱台及其他不规则曲面等。故剪切又称单向剪切(one way sherar);冲切有时候也称冲剪,又称双向剪切(punching, two way shear)。对于双向受力的柱下单独基础应验算控制截面的受冲切承载力,必要时应验算抗剪承载力;对于单向受力的墙下条形基础只需验算控制截面的受剪承载力。 实际工程中有这种情况,由于场地或者柱网布置所限,柱下独立基础长边与短边之比大于2,基础底板近乎单向受力,应验算基础的受剪切承载力。 《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》第8.2. 7条规定: 8.2.7 扩展基础的计算应符合下列规定: 说明: 当冲切破坏锥体落在基础底面以内时,只需验算基础的受冲切承载力; 当冲切破坏锥体不能全部落在基础底面以内时,需验算柱与基础交接处基础的受剪切承载力。 而当基础高度较高导致冲切锥不能落在基础底面以内时,实际上变成为刚性基础,可不验算基础的抗剪承载力。 《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》第8.2.9条规定:当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,应按下列公式验算柱与基础交接处截面受剪承载力: 8.2.9 当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时,应按下列公式验算柱与基础交接处截面受剪承载力: Vs≤0.7βhsƒtA0 [8.2.9-1] 关于Vs如何取值,却是一个有争议的问题。《混凝土结构设计规范[GB 50010》是根据试验,以支座边的剪力值即最大剪力值为依据得出受剪承载力计算公式。而美国混凝土学会(ACI)《钢筋混凝土房屋建筑规范》把受剪验算截面取在距支座边h0处。较之支座边的剪力值即最大剪力值小,但其受剪承载力仅取受冲切承载力的一半。所以《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》8.2.9条对扩展基础的受剪承载力计算取支座边。 Vs——相应于作用的基本组合时,柱与基础交接处的剪力设计值(kN),图8.2.9中的阴影面积乘以基底平均净反力; (a)柱与基础交接处 (b)基础变阶处 但上式8.2.9-1采用的是薄板单元的抗剪计算公式,没有考虑厚板对抗剪承载力的有利影响。 对筏板基础,《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》规定: 取用柱(或墙)边缘考虑底板有效厚度(h0)影响的剪力设计值(考虑厚板对抗剪的有力影响),减小了剪力设计值。 8.4.10 平板式筏基受剪承载力应按式(8.4.10)验算,当筏板的厚度大于2000mm时,宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。 Vs≤0.7βhsƒtbwh0 [8.4.10] 式中:Vs——相应于作用的基本组合时,基底净反力平均值产生的距内筒或柱边缘h0处筏板单位宽度的剪力设计值(kN);
对桩基承台,《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》引入了剪切系数β,增大了基础抗剪承载力。 8.5.21 柱下桩基独立承台斜截面受剪承载力可按下列公式进行计算(图8.5.21): V≤βhsβƒtb0h0 [8.5.21-1] 式中:V——扣除承台及其上填土自重后相应于作用的基本组合时的斜截面的最大剪力设计值(kN); 图8.5.21 承台斜截面受剪计算 从上面公式可以看出,《建筑地基基础设计规范 GB50007-2011》对筏板基础和桩基承台都采取了措施来降低基础高度。而唯独对于独立基础,没有采取减小截面高度的措施。广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2016对于独立基础的Vs则是取用柱边缘外扩h0/2处的剪力设计值,也是减小了剪力设计值。 |
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