钢筋混凝土抗剪计算模型及机理分析
混凝土梁的抗剪设计原理
混凝土梁的抗剪设计原理一、引言混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一，其承受的荷载主要来自于弯曲和剪力。
其中，抗剪设计是梁的设计中至关重要的一项内容。
本文将详细介绍混凝土梁的抗剪设计原理。
二、抗剪设计基础1. 梁的受剪性能梁受剪性能是指梁在承受纵向荷载时，由于截面受到的剪力而引起的破坏行为。
梁的受剪性能是一种脆性破坏形式，其破坏模式一般为剪切破坏或压剪破坏。
2. 混凝土的抗剪性能混凝土的抗剪强度是指混凝土在受到剪力作用下的抵抗能力。
混凝土的抗剪强度与混凝土的抗拉强度和抗压强度有一定的关系。
混凝土抗剪强度的计算一般采用剪应力理论或杨氏模型等方法。
三、抗剪设计的计算方法1. 剪强设计方法剪强设计方法是一种基于极限状态理论的设计方法，其基本原理是将梁的受剪承载力分为混凝土抗剪承载力和钢筋抗剪承载力两部分。
其中，混凝土抗剪承载力由混凝土的抗剪强度和截面的剪应力计算得出，钢筋抗剪承载力由钢筋的抗剪强度和截面的剪应力计算得出。
剪强设计方法中，梁的设计应满足混凝土抗剪承载力和钢筋抗剪承载力的双重限制。
2. 剪跨比法剪跨比法是一种基于经验的设计方法，其基本原理是将梁的受剪承载力分为混凝土抗剪承载力和钢筋抗剪承载力两部分，并通过剪跨比限制混凝土抗剪承载力的大小。
剪跨比法中，梁的设计应满足混凝土抗剪承载力的限制和剪跨比的限制。
3. 钢筋混凝土受剪加强设计钢筋混凝土受剪加强设计是一种通过在梁的截面中设置剪力加强构件来提高梁的抗剪性能的设计方法。
剪力加强构件可以采用钢板、钢筋、纤维增强复合材料等材料制作。
钢筋混凝土受剪加强设计是一种较为常用的抗剪加强方法。
四、抗剪设计的注意事项1. 梁的截面应满足抗剪强度要求梁的截面应具有足够的抗剪强度，以保证梁在承受剪力时不发生破坏。
在设计时，应根据所选用的抗剪设计方法计算梁的抗剪强度，并检查梁的截面是否满足抗剪强度要求。
2. 梁的钢筋应布置合理钢筋的布置应满足以下要求：①钢筋应布置在受剪区域内，以增加梁的抗剪强度；②钢筋应布置合理，以充分利用钢筋的强度；③钢筋应布置密度适当，以保证梁的抗剪强度和抗弯强度。
梁的抗剪机理
杆，箍筋则可充当桁架的受拉腹杆。
2）这一受力机制与无腹筋梁的受力机制区别在于： （1）箍筋作用明显（受拉作用）；
（2）裂缝间的砼参加抗剪。
(a)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
图 4-8 拱形桁架模型
图 4-7 腹筋
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钢筋混凝土梁抗剪 机理分析
• 一、无腹筋简支梁抗剪机理分析
• 二、有腹筋简支梁抗剪机理分析
无腹筋简支梁抗剪机理
• 对于无腹筋梁而言，可以把带有斜裂缝和 垂直裂缝的梁看成梳状的齿拱来分析其开 裂后的受力机理。裂缝把梁的下部划分成 一个个具有自由端的梳状齿，梁的上部则 形成一带有拉杆（纵筋）的变截面两铰拱。
有腹筋简支梁抗剪机理
• 梁内配置箍筋和弯起钢筋后，梁中的传力机 制和抗剪性能与无腹筋梁相比发生较大的变 化。因为斜裂缝出现后，与斜裂缝相交的腹 筋应力会突然增大，腹筋的存在，使梁的斜 截面抗剪承载力大大高于无腹筋梁。
有腹筋简支梁抗剪机理
1）综上所述，可把开裂后的有腹筋简支梁模拟为拱形桁架（图4-8 ），拱体Ⅰ是拱形桁架的上弦压杆，裂缝间的齿块为桁架的受压腹
无腹筋简支梁抗剪机理 显然，压力线通过的位置，截面上的压应力必然最大离压力 拱体受力如下图所示，图中点画线为拱体的压力 线越远则应变越小，这就解释了图4-5中斜裂缝出现后最大 线。因而在剪弯区段的大部分截面，特别是靠近 压应变都下降到斜裂缝附近，以及梁顶还可能出现拉应变的 支座处的截面，基本上处于大偏心受压状态。 原因。在较大荷载作用下，梁顶还可能因受拉出现裂缝。
• 悬臂上的作用力由以下几个部分组成： 梳状齿的齿所受的以上这些里在齿的 （ 1）、混凝土齿两侧纵筋的不平衡拉力ΔZ 通过粘结力传递给混凝土齿。 根部也就是悬臂梁的“嵌固端”促成 了弯矩 M，轴力N，和剪力V来与之平 （ 2）、由于斜裂缝两边的混凝土上下错动 使使纵筋受剪而引起的销栓力V。 衡。 （3）、裂缝之间的骨 料咬合力S。
钢筋混凝土梁的剪力传递机理
钢筋混凝土梁的剪力传递机理一、引言钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的梁型，其作用是承受荷载并将荷载传递到支座上，因此其受力性能是重要的设计指标之一。
在钢筋混凝土梁中，剪力传递机理是取决于混凝土的性质、钢筋的布置和数量、剪跨比等因素的。
本文将从混凝土的剪切强度、钢筋的协同作用、剪跨比等多个角度探讨钢筋混凝土梁的剪力传递机理。
二、混凝土的剪切强度混凝土的剪切强度是指在纵向拉压应力作用下，混凝土的抗剪能力。
混凝土的剪切强度受到多种因素的影响，比如混凝土的强度等级、配合比、固结度、龄期、试件尺寸等。
混凝土的剪切强度可以通过试验方法获得，并且国内外已经建立了一系列的试验标准，比如GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》、ASTM C78/C78M-17a等。
三、钢筋的协同作用在钢筋混凝土梁中，钢筋的作用是增加梁的抗弯承载能力。
另外，在剪力作用下，钢筋还可以起到抗拉作用，减少混凝土的裂缝，从而提高混凝土的剪切强度。
在钢筋混凝土梁中，钢筋的数量、间距、截面积等因素都会对梁的剪力传递机理产生影响。
因此，在设计钢筋混凝土梁时，需要充分考虑其受力性能，确定合理的钢筋布置方案。
四、剪跨比剪跨比是指梁跨度与其截面高度的比值。
剪跨比是影响钢筋混凝土梁剪力传递机理的重要因素之一。
当剪跨比较小时，混凝土的剪切强度是主要的抗剪力来源，钢筋的作用相对较小。
当剪跨比较大时，钢筋的作用变得更加重要，因为此时混凝土的剪切强度已经不能满足剪力传递的要求。
因此，在设计钢筋混凝土梁时，需要合理选择剪跨比，以保证其受力性能。
五、剪力传递机理在钢筋混凝土梁中，剪力是由上部结构传递到下部结构，经过横向钢筋、混凝土和纵向钢筋三个部分，最终到达支座处。
在传递过程中，混凝土和钢筋起到不同的作用。
当剪跨比较小时，混凝土的剪切强度是主要的抗剪力来源，混凝土中的剪应力沿着45度斜线分布，由梁的中心向两侧逐渐减小。
当剪跨比较大时，混凝土的剪切强度已经不能满足剪力传递的要求，此时钢筋的作用变得更加重要。
反复荷载下锈蚀混凝土柱抗剪承载力机理分析
反复荷载下锈蚀混凝土柱抗剪承载力机理分析1.概述钢筋混凝土结构（构件）的剪力传递很大程度上依赖于混凝土的抗拉与抗压强度而呈脆性破坏，因此在结构设计过程中必须设法防止或推迟钢筋混凝土结构（构件）的剪切破坏。
在现有结构设计过程中，设计者通过“强剪弱弯”的设计原则以保证钢筋混凝土构件在荷载作用下不会首先出现脆性剪切破坏，使构件具有一定的延性。
但是，随着钢筋混凝土构件服役时间的增加，混凝土、钢筋等材料在外界各类环境因素的作用下，材性逐渐退化。
研究表明：在外界环境因素作用下，钢筋混凝土构件中的钢筋发生锈蚀，构件力学性能退化；其中，构件中箍筋的锈蚀程度较之纵筋更为严重，对构件抗剪性能的影响更为显著。
因此，本文将在以往研究的基础上，考虑箍筋不均匀锈蚀的影响，采用变角桁架+拱模型研究钢筋混凝土柱塑性铰区域的剪切性能，为在役混凝土柱剪切性能的评定和设计提供明确的力学模型及理论指导。
相对于极限平衡分析法和试验资料统计分析法，混凝土构件抗剪机理的力学分析法具有物理概念明确、力学分析严密等特点。
钢筋混凝土框架柱抗剪承载力的机理分析方法大多采用桁架+拱模型，即由桁架作业来描述横向钢筋的抗剪贡献，而由拱作用来描述混凝土的抗剪贡献。
T.Ichinose 提出的防止混凝土柱塑性铰区域剪切破坏的桁架+拱模型中以桁架模型把柱构件区分为塑性铰区域、非塑性铰区域和过渡区三部分，并分别假定塑性铰区域、非塑性铰区域内的腹杆倾角不变，过渡区的腹杆倾角则连续变化，且塑性铰区腹杆转角由构件的极限转角（曲率）来确定，并由此建立了与构件延性相关的抗剪承载力计算公式；拱模型则采用对角直线拱，拱的倾角不随塑性变形的影响，因为拱作用与腹筋应变无关。
该桁架+拱模型认为弯剪破坏是由塑性铰区域骨料咬合作用的减小和混凝土的软化，并且认为构件的抗剪强度随塑性铰转动的增大而减小。
该模型的突出特点是能适用于梁、柱和剪力墙结构的非塑性铰区的抗剪承载力设计及塑性铰区的延性设计。
混凝土抗剪性能分析原理
混凝土抗剪性能分析原理一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其强度和耐久性是工程质量的重要保障。
其中，混凝土的抗剪性能直接影响着工程的安全性。
因此，对混凝土抗剪性能的分析和评估具有重要的现实意义和理论价值。
二、混凝土抗剪性能的定义混凝土的抗剪性能指的是其抵抗剪切力的能力。
在混凝土受到剪切力作用时，其内部会形成剪应力。
混凝土抗剪性能好坏的评估，主要通过确定混凝土的剪切强度来进行。
三、混凝土抗剪性能的影响因素混凝土抗剪性能受到多种因素的影响，包括混凝土的材料性质、混凝土的配合比、混凝土的孔隙率、混凝土的加工成型工艺等。
1.混凝土的材料性质混凝土中的材料包括水泥、砂、石子和掺合料等。
其中，水泥是混凝土的基础材料，其质量直接影响到混凝土的强度和耐久性。
砂和石子的粒径、形状和含水率等也会影响混凝土的力学性能。
2.混凝土的配合比混凝土的配合比是指各种原材料在混凝土中的配比。
不同的配合比会影响混凝土的强度和耐久性。
过多或过少的水泥会影响混凝土的强度和耐久性，而过多的水则会导致混凝土的强度下降。
3.混凝土的孔隙率混凝土的孔隙率是指混凝土中空隙的体积与混凝土总体积的比值。
孔隙率越大，混凝土的强度越低，耐久性越差。
因此，减少混凝土的孔隙率是提高混凝土抗剪性能的一种有效方法。
4.混凝土的加工成型工艺混凝土的加工成型工艺包括搅拌、浇注、振捣等环节。
不同的加工成型工艺会影响混凝土的内部结构和性能，进而影响混凝土的抗剪性能。
四、混凝土抗剪性能的分析方法混凝土抗剪性能的分析方法主要包括实验方法和理论方法。
1.实验方法实验方法是评估混凝土抗剪性能的主要手段之一。
其中，直剪试验和双剪试验是常用的实验方法。
直剪试验是将混凝土试件放在直剪试验机上，施加剪切力，测量混凝土的剪切强度。
直剪试验可以模拟实际工程中混凝土受到的剪切力，是评估混凝土抗剪性能的一种有效方法。
双剪试验是将混凝土试件剖成两半，然后再施加剪切力，测量混凝土的剪切强度。
钢筋混凝土抗剪强度计算模型研究趋势
钢筋混凝土抗剪强度计算模型研究趋势摘要：由于剪切破坏的复杂性和重要性，许多学者对此问题从各方面进行了研究。
根据已有的钢筋混凝土梁抗剪性能研究成果，阐述了各种抗剪承载力的计算模型及基本原理，评述了各模型间的内在联系及适用性，指出了各种研究方法及模型的优缺点，探讨了该领域的研究发展趋势，并对未来的研究工作提出了建议。
研究表明：现有抗剪理论存在各自的局限性，正确认识其特点才可合理运用于不同结构形式的抗剪性能分析。
关键字：钢筋混凝土抗剪承载力综述Reinforced Concrete Shear Strength Calculation ModelResearch TrendAbstract: Due to the shear failure complexity and importance, many scholars from all the problems are studied. According to the domestic and foreign existing reinforced concrete beam shear performance research results, this paper expounds systematically shear capacity of the calculation model and basic principle, this paper reviews the inner relationship between the model and the applicability, points out the various research methods and the advantages and disadvantages of model, this paper probes into the development trend of the research in this area, and the future research are proposed. Research shows that: the existing shear theory existence the limitations of their respective understand correctly the characteristics can be reasonable to use in different structure form of shear performance of analysis.Key words：Reinforced concrete；Shear；Bearing capacity；Review1.前言钢筋混凝土结构的抗剪问题十分复杂，相关的理论分析和试验研究是一个需要不断深入的课题，只有清晰认识剪切破坏机理的实质，才能有效避免此类破坏的发生。
混凝土梁的抗剪设计原理
混凝土梁的抗剪设计原理一、引言混凝土梁作为一种常见的结构构件，在建筑工程中得到广泛应用。
在其使用过程中，经常会受到剪力的作用，因此需要进行抗剪设计。
本文将就混凝土梁的抗剪设计原理进行探讨。
二、混凝土梁的抗剪力学原理混凝土梁在受到剪力作用时，会出现剪应力。
剪应力是竖向截面受到的水平力与截面积之比，单位为N/mm2。
如果剪应力超过混凝土的承载能力，则会出现剪裂破坏。
混凝土梁的抗剪力学原理主要有以下两个方面：1. 断面内力平衡原理混凝土梁在受到剪力作用时，梁截面内部会出现水平剪力。
为了保证梁的稳定性和安全性，需要满足梁截面内部的力学平衡条件。
即剪力的合力必须等于零。
2. 剪应力分布原理混凝土梁受到剪力作用时，由于混凝土的韧性较差，容易出现剪裂破坏。
因此，需要根据混凝土的强度和剪力作用的分布情况，合理地设计混凝土梁的抗剪构造，以保证其安全性和可靠性。
三、混凝土梁的抗剪设计方法混凝土梁的抗剪设计方法主要有以下几种：1. 常规抗剪设计方法常规抗剪设计方法是指按照规范计算混凝土梁的抗剪承载力。
常用的规范有《钢筋混凝土结构设计规范》(GB50010)、《混凝土结构设计规范》(GB50007)等。
这些规范均给出了混凝土梁抗剪承载力的计算公式。
2. 剪力加强设计方法剪力加强设计方法是指采用加强剪力构造的方法，提高混凝土梁的抗剪承载力。
常用的加强剪力构造有剪力钢筋、剪力加强板、剪力加强筋等。
3. 破坏状态设计方法破坏状态设计方法是指在混凝土梁的抗剪设计中，考虑梁的破坏状态，控制梁的破坏形式，从而提高梁的抗剪承载力。
常用的破坏状态设计方法有滑移破坏、剪切破坏、压缩破坏等。
四、混凝土梁的抗剪设计参数混凝土梁的抗剪设计参数主要有以下几个：1. 混凝土强度混凝土强度是混凝土梁抗剪设计的重要参数之一。
混凝土强度的大小直接影响混凝土梁的抗剪承载力。
2. 配筋率配筋率是指钢筋面积与混凝土截面积之比。
配筋率的大小直接影响混凝土梁的抗剪承载力。
第六章 剪切构件分析原理
Vf 0.9 f ,eE f f bh0 1 cot sin
式中： f ,e为FRP有效发挥应变； f 为FRP配筋率， f 2t f / bc wf / s f
,bc为梁宽，t f 为一层FRP厚度，wf 为单条FRP宽度，s f 为FRP条带中心距。
Asv s
h0
0.8 f yb Asb
sin
3.公式的适用范围 1）公式的上限
当hw / h 4时： V 0.25cbh0 fc 当hw / h 6时： V 0.2cbh0 fc 当4 hw / h 6时，内插。
第三节 斜截面抗剪承载力计算公式
2）公式的下限
sv,min 0.24 fc / f yv
Vs
z sin cot
cot
近似取z 0.9h0,则箍筋承担的剪力为：
Vs
0.9h0
Asv f yv s
sin cot
cot
第四节 钢筋混凝土梁抗剪计算模型和机理分析
三、塑性极限平衡法
关于极限荷载分析有两个定理，即上限定理和下限定理。假定材料是理想弹 塑性的，则上、下限定理可表述如下： 下限定理：如果有一组应力分布与外载处于平衡状态，并且每一点的应力应不超 过材料的屈服应力，如果结构恰好处于某种破坏状态前的极限点，则结构所受的 荷载为极限荷载的下限。 上限定理：结构在一组荷载作用下产生塑性变形满足连续条件和边界条件，其变 形速度满足几何条件，且结构内各点的应力不超过材料的屈服应力，如果结构处 于破坏的边缘，则该荷载为结构极限荷载的上限。
0.095
fc
0.104
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完全不考虑混凝土的抗剪能力 ;剪力分 配方面没有考虑各荷载阶段裂缝分布的
不同 、应力状态的不同而带来的差别 ;在 计算箍筋应力时没有考虑腹板相对刚度
的影响 ,而且不能满足变形协调条件
混凝土抗剪计算模型在过去的一个世纪里经历了由桁架模 型到拱模型 ,再到拉压杆模型的过程 。混凝土结构理论的发展以 及研究的深入 ,对混凝土破坏的机理也越来越清楚 。由本文的比 较可知 ,拉压杆模型更接近混凝土破坏性能 ,因此 ,拉压杆模型在 混凝土破坏的研究中将会被更多的使用 ,而桁架模型理论及拱模 型理论作为拉压杆模型理论的基础理论 ,随着理论的发展表露出
到轴心抗压强度并经极值分析求得梁的极限抗剪承载能力 ,但公 验算进行 。由于拉杆与压杆的荷载传递均要通过节点 ,节点的平
式形式较为复杂 ,为方便使用 ,结合试验数据采用直线拟合推导 均应力应不超过其有效抗压强度 。
公式的方法提出了浅梁 、深梁及短梁的统一计算公式 [6 ] (见图 2) 。
按最小势能原理 ,结构的真实应力应该使总势能取得最小
世界桥梁 ,2002 (2) :72273.
Calculation of reinf orced concrete shear model and mechanism analysis
ZHAO Sheng2chun Abstract : By introducing t he types of reinforced concrete shear calculation model , t his paper discusses mechanism of various models and analy2 sis met hods compares t he advantages and disadvantages of each model to guide domestic shear design of reinforced concrete practical work. Key words : truss model , arch model , tie model , shear
因为 没 有 采 用 变 形
标准桁 协 调 条 件 , 计 算 方 架模型 便 ,其结果接近塑性
没有考虑混凝土的抗剪作用
桁
理论的上限值
架 模 型
软化桁 架模型
计算 结 果 更 接 近 于 反复荷载作用结果
它忽略了钢筋的销栓作用以及骨料的咬
合作用 ,对纵向钢筋配筋较高的构件可 能带来一定的误差 ;模型中压杆截面尺 寸如何选择以及如何考虑次应力有待深
古典桁架模型是 Ritter ,Morsch 为研究有腹筋梁的抗剪性能 先后于 1899 年和 1922 年提出来的 。他们认为等截面钢筋混凝 土梁受斜拉应力开裂后 ,可以把其理想化为具有平行弦杆和斜压 杆的桁架结构 :受压上弦杆为受压区混凝土 ,受拉下弦杆为纵向 受力钢筋 ,而斜压杆由受拉箍筋和斜裂缝间的受压混凝土斜杆构 成 ,且斜压杆与梁轴向成 45°角 ,该模型被称为平行弦桁架模型 。
2 各类模型的比较分析
桁架模型 、桁架 —拱模型 、拉压杆模型在设计方面 ,各有优缺
点 ,各模型比较分析见表 1 。在实际抗剪能力设计时要充分考虑
缺点 ,注意对缺点的改进 ,同时充分发挥优点的作用 。
3 结语
模型名称
古典桁 架模型
表 1 各类模型优缺点比较分析
优点
缺点
方法简单 、概念清晰 明确
处 、支座处及截面形状突变处 。采用平截面假定计算 ,B 区能满 足工程精度的要求 ,D 区则精度较差 。拉压杆模型尤其适用于 D 区 ,即平截面假定不符合的混凝土区域 。国外将拉压杆模型计算 方法用于混凝土结构计算 ,使得 D 区的计算具有与 B 区同样的精 度 ,从而解决了长期困扰着工程界的剪力问题[7 ] (见图 3) 。
收稿日期 :2010201219 作者简介 :赵胜春 (19712 ) ,男 ,讲师 ,铁岭技师学院 ,辽宁 铁岭 112000
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第 36 卷 2010
第 年
14 5
期 月
山
西
建
筑
并利用梁底边界条件 、梁微段边界的平衡条件 ,斜压区混凝土达 算并结合施工方便要求布置钢筋 ,钢筋在节点的锚固应结合节点
的发展[ A ] . 上海市公路学会第六届年会学术论文集 [ C ] .
2003. [ 3 ] Park R ,Paulay T. Reinforced Concrete Structures ,1975.
转角软化 桁架模型
考虑转角的软化
只在裂缝倾角介 于 33°～ 57°之 间 才 有 效 ,同时不能描述混凝土的贡献
1. 2 桁架 —拱模型
试验表明 ,抗剪单元的抗剪强度由属于箍筋承担的主要部分 和混凝土承担的次要部分组成 。Park 和 Pauly 认为构件中不仅存 在梁作用即桁架作用 ,还存在拱作用 ,二者叠加即可表示有腹筋
构件的抗剪承载力 ,在一般桁架模型的基础上叠加拱作用结果 , 即可得有腹筋构件的抗剪承载力 。但伴随着梁作用与拱作用而 出现的变形之间是不协调的 ,而且梁作用与拱作用在构件极限承 载力中所占的比例难以确定 。
筑 ,2008 ,34 (31) :69270. [ 6 ] 过镇海 ,时旭东. 钢筋混凝土原理和分析 [ M ] . 北京 :清华大
学出版社 ,2003. [ 7 ] 谢 钰. 叠合梁叠合面抗剪机理分析及抗剪强度计算 [J ] .
邵阳学院学报 (自然科学版) ,2006 ,3 (3) :34. [ 8 ] 张元元 ,李继祥 ,刘建军 ,等. 钢筋混凝土拉压杆理论研究与
1. 1. 2 桁架模型
1985 年 , ThomasT. C. Hsu , Mo Y. J . 和 MauS. T. 等将混凝土 的平衡条件 、协调条件和软化应力应变关系结合起来建立了转角 软化桁架模型 ,它可以较精确地描述各类受剪结构的性能 。软化 桁架模型忽略了混凝土骨料的咬合和摩擦力 ,以及钢筋的销栓 力。
定角软化 桁架模型
可考虑混凝土贡献
计算公式繁琐 ,混凝土贡献项计算偏大
桁架 —拱模型
综合 考 虑 混 凝 土 受 压与腹筋作用
因为和桁架模型中的斜腹杆重复使用了 构件截面而过高估计了构件的承载力
拉压杆模型
解决 了 长 期 困 扰 着 工程界的剪力问题
拉压杆模型可为几何可变
资料来源 :见参考文献 [ 9 ] [ 10 ]
[ 4 ] 苏小卒 ,David Haldance ,Atallah SKuttab. 钢筋混凝土梁抗剪 的一 种 机 理 [J ] . 福 州 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版) , 1996 , 24
(sup) :15216. [5 ] 黄 颖 ,张百胜. 钢筋混凝土梁抗剪模型研究 [J ] . 山西建
6 能拟定的诸拉压杆模型中哪个是最合理的 : min =
Fi lεi mi , 其
中 , Fi , li ,εmi 分别为拉杆的轴线拉力 、拉杆长度和拉杆的平均应
变 。由该式可见 ,对结构所布置的各拉压杆模型所需钢筋用量最
少的便是较合理的拉压杆模型 。同时 ,为了避免过大的变形和裂
缝产生 ,所建立的拉压杆模型应与弹性主应力分布符合较好 。
该桁架 —拱模型根据其受力特点将该构件的混凝土分为不 同的五类 ,如图 2b) 所示 。 Ⅰ区应力很小可假定为零应力区 ; Ⅱ区 为垂直腹筋和腹筋间混凝土共同作用的区域 ,垂直腹筋承受拉应 力 ,混凝土承受斜向压应力 ; Ⅲ区为混凝土单向受压的曲线形区 域 ; Ⅳ区为混凝土水平方向单向受压的区域 ; Ⅴ区为支座和加载 处混凝土周边受压的区域[5 ] 。拱的曲线分布由梁的弹性变形曲 线微分方程经近似处理后利用梁端支座处的边界条件求解而得 ,
在利用拉压杆模型进行计算时 ,首先将混凝土结构进行分 区 ,结构在集中荷载作用处 、支座处或构件几何外形突变处将产 生紊乱的应力场 ,一般取其周围各一倍构件横截面最大尺寸范围 以内作为 D 区 ,其余为 B 区 。然后根据外荷作用下结构内的力流 建立拉压杆模型 ,注意在建立的模型中 ,各压杆不能交叉 ,而拉杆 却可以交叉 。压杆的应力不应超过压杆的有效抗压强度 f ce ,否 则 ,应增大构件尺寸直至满足[8 ] 。根据拉杆所受拉力进行配筋计
1. 3 拉压杆模型
混凝土结构按照是否符合平截面假定 ,可分为 B 区与 D 区 , 前者符合平截面假定 ,后者则不符合 。D 区位于集中荷载作用
值 ,因为钢筋混凝土结构中钢筋的应力一般远远超过混凝土 ,应 变一般也超过混凝土应变 ,在总势能的计算中可以不考虑混凝土 的影响 ,而只需考虑钢筋的应力与应变 ,从而可由下式来比较可
郑州大学刘立新教授将梁在受剪过程中同时存在的桁架作 用和拱作用比拟为如图 1 所示的受力模型 。图中曲线形的压杆 既起桁架上弦压杆的作用又起拱腹的作用 ,既可与梁底受拉钢筋 一起平衡荷载产生的弯矩 ,又可将斜向压力直接传递到支座 ,垂 直腹筋可视为竖向受拉腹杆 ,腹筋间的混凝土可视为斜腹杆 ;梁 底的纵筋则可视为受拉下弦杆[4 ] 。
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ARCHI T EC TU R E
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文章编号 :100926825 (2010) 1420077202
钢筋混凝土抗剪计算模型及机理分析
赵胜春
摘 要 :在介绍钢筋混凝土抗剪计算模型种类的基础上 ,对各种模型的机理及分析方法进行了探讨导我国钢筋混凝土抗剪设计的实践工作 。
关键词 :桁架模型 ,拱模型 ,拉压杆模型 ,剪力
中图分类号 : TU375
文献标识码 :A
1 模型介绍
1. 1 桁架模型 1. 1. 1 古典桁架模型