混凝土结构设计规范 6.docx

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混凝土结构设计规范6

6.5 受冲切承载力计算

6.5.1　在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应符合下列规定（图6.5.1）：

         （a）局部荷载作用下；                    （b）集中反力作用下

图6.5.1　板受冲切承载力计算

1－冲切破坏锥体的斜截面；2－计算截面；3－计算界面的周长；4－冲切破坏锥体的底面线

Fl≤（0.7βhft＋0.25σpc，m）ηumh0　　　　（6.5.1-1）

　　公式（6.5.1-1）中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值：

η1＝0.4＋1.2/βs　　　　（6.5.1-2）

　　　（6.5.1-3）

式中：

Fl——局部荷载设计值或集中反力设计值；板柱结构，取柱所承受的轴向压力设计值的层间差值减去柱顶冲切破坏锥体范围内板所承受的荷载设计值；当有不平衡弯矩时，应按本规范第6.5.6条的规定确定；

　　　βh——截面高度影响系数：

当h不大于800mm时，取βh为1.0；当h不小于2000mm时，取βh为0.9，其间按线性内插法取用；

　σpc,m——计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0N/mm2～3.5N/mm2范围内；

　　　um——计算截面的周长，取距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长；

　　　h0——截面有效高度，取两个方向配筋的截面有效高度平均值；

　　　η1——局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；

　　　η2——计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；

　　　βs——局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs不宜大于4；当βs小于2时取2；对圆形冲切面，βs取2；

　　　αs——柱位置影响系数：

中柱，αs取40；边柱，αs取30；角柱，αs取20。

6.5.2　当板开有孔洞且孔洞至局部荷载或集中反力作用面积边缘的距离不大于6h0时，受冲切承载力计算中取用的计算截面周长um，应扣除局部荷载或集中反力作用面积中心至开孔外边画出两条切线之间所包含的长度（图6.5.2）。

图6.5.2　邻近孔洞时的临界界面周长

1－局部荷载或集中反力作用面；2－计算截面周长；3－孔洞；4－应扣除的长度

注：

当图中l1大于l2时，孔洞边长l2用代替

6.5.3　在局部荷载或集中反力作用下，当受冲切承载力不满足本规范第6.5.1条的要求且板厚受到限制时，可配置箍筋或弯起钢筋。

此时，受冲切截面及受冲切承载力计算应符合下列条件：

　　1　受冲切截面

Fl≤1.2ftηumh0　　　　（6.5.3-1）

　　2　配置箍筋、弯起钢筋时的受冲切承载力

Fl≤（0.5ft＋0.25σpc,m）ηumh0＋0.8fyvAsvu＋0.8fyAsbusinα　　　　（6.5.3-2）

式中：

fyv——箍筋的抗拉强度设计值，按本规范第4.2.3条的规定采用；

　　Asvu——与呈45°冲切破坏锥体斜截面相交的全部箍筋截面面积；

　　Asbu——与呈45°冲切破坏锥体斜截面相交的全部弯起钢筋截面面积；

　　　α——弯起钢筋与板底面的夹角。

注：

当有可靠依据时，也可配置其他有效形式的抗冲切钢筋（如工字钢、槽钢、抗剪锚栓和扁钢Ｕ形箍等）。

6.5.4　配置抗冲切钢筋的冲切破坏锥体以外的截面，尚应按本规范第6.5.1条的要求进行受冲切承载力计算，此时，um应取配置抗冲切钢筋的冲切破坏锥体以外0.5h0处的最不利周长。

6.5.5　对矩形截面柱的阶形基础，在柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力应符合下列规定（图6.5.4）：

     （a）柱与基础交接处                                 （b）基础变阶处

图6.5.5　计算阶形基础的受冲切承载力截面位置

1－冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；2－冲切破坏锥体的底面线

Fl≤0.7βhftbmh0　　　（6.5.5-1）

　　Fl＝psA　　　　　（6.5.5-2）

　bm＝bt＋bb/2　　　　（6.5.5-3）

式中：

h0——柱与基础交接处或基础变阶处的截面有效高度，取两个方向配筋的截面有效高度平均值；

　　　ps——按荷载效应基本组合计算并考虑结构重要性系数的基础底面地基反力设计值（可扣除基础自重及其上的土重），当基础偏心受力时，可取用最大的地基反力设计值；

　　　A——考虑冲切荷载时取用的多边形面积（图6.5.5中的阴影面积ABCDEF）；

　　　bt——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长：

当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；

　　　bb——柱与基础交接处或基础变阶处的冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的下边长，取bt＋2h0。

6.5.6　在竖向荷载、水平荷载作用下，当考虑板柱节点计算截面上的剪应力传递不平衡弯矩时，其集中反力设计值Fl应以等效集中反力设计值Fl,eq代替，Fl,eq可按本规范附录F的规定计算。

6.6 局部受压承载力计算

6.6.1　配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：

Fl≤1.35βcβlfcAln　　　（6.6.1-1）

　　　　（6.6.1-2）

式中：

Fl——局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；

　　　fc——混凝土轴心抗压强度设计值；在后张法预应力混凝土构件的张拉阶段验算中，可根据相应阶段的混凝土立方体抗压强度fcu'值按本规范表4.1.4-1的规定以线性内插法确定；

　　　βc——混凝土强度影响系数，按本规范第6.3.1条的规定取用；

　　　βl——混凝土局部受压时的强度提高系数；

　　　Al——混凝土局部受压面积；

　　Aln——混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道、凹槽部分的面积；

　　　Ab——局部受压的计算底面积，按本规范第6.6.2条确定。

6.6.2　局部受压的计算面积Ab，可由局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定；对常用情况，可按图6.6.2取用。

图6.6.2　局部受压的计算底面积

Al—混凝土局部受压面积；Ab—局部受压的计算底面积

6.6.3　配置方格网式或螺旋式间接钢筋（图6.6.3）的局部受压承载力应符合下列规定：

Fl≤0.9（βcβlfc＋2αρvβcorfyv）Aln　　　（6.6.3-1）

　　当为方格网式配筋时（图6.6.3a），钢筋网两个方向上单位长度内钢筋截面面积的比值不宜大于1.5，其体积配筋率ρv应按下列公式计算：

　　　（6.6.3-2）

　　当为螺旋式配筋时（图6.6.3b），其体积配筋率ρv应按下列公式计算：

ρv＝4Ass1/（dcors）　　　（6.6.3-3）

式中：

βcor——配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数，仍按本规范公式（6.6.1-2）计算，但公式中Ab应代之以Acor，且当Acor大于Ab时，取Acor=Ab；当Acor不大于混凝土局部受压面积Al的1.25倍时，βcor取1.0；

　　　　α——间接钢筋对混凝土约束的折减系数，按本规范第6.2.16条的规定取用；

　　　fyv——间接钢筋的抗拉强度设计值，按本规范表4.2.3条采用；

　　　Acor——方格网式或螺旋式间接钢筋内表面范围内的混凝土核心截面面积，应大于混凝土局部受压面积Al，其重心应与Al的重心重合，计算中按同心、对称的原则取值；

　　　　ρv——间接钢筋的体积配筋率；

　n1、As1——分别为方格网沿l1方向的钢筋根数、单根钢筋的截面面积；

　n2、As2——分别为方格网沿l2方向的钢筋根数、单根钢筋的截面面积；

　　　Ass1——单根螺旋式间接钢筋的截面面积；

　　　dcor——螺旋式间接钢筋内表面范围内的混凝土截面直径；

　　　　s——方格网式或螺旋式间接钢筋的间距，宜取30mm～80mm。

　　间接钢筋应配置在图6.6.3所规定的高度h范围内，方格网式钢筋，不应少于4片；螺旋式钢筋，不应少于4圈。

柱接头，h尚不应小于15d，d为柱的纵向钢筋直径。

（a）方格网式配筋                  （b）螺旋式配筋

图6.6.3　局部受压区的间接钢筋

Al—混凝土局部受压面积；Ab—局部受压的计算底面积

Acor—方格网式或螺旋式间接钢筋内表面范围内的混凝土核心面积

7.1 裂缝控制验算

7.1.1　钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：

　　1　一级裂缝控制等级构件，在荷载标准效应组合下，受拉边缘应力应符合下列规定：

σck－σpc≤0　　　　（7.1.1-1）

　　2　二级裂缝控制等级构件，在荷载标准效应组合下，受拉边缘应力应符合下列规定：

σck－σpc≤ftk　　　　（7.1.1-2）

　　3　三级裂缝控制等级时，钢筋混凝土构件的的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，预应力混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。

最大裂缝宽度应符合下列规定：

ωmax≤ω1im　　　　（7.1.1-3）

　　对环境类别为二a类的有压力混凝土构件，在荷载准永久组合下，受拉边缘应力尚应符合下列规定：

σcq－σpc≤ftk　　　　（7.1.1-4）

式中：

σck、σcq——荷载标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；

　　　　　σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式（10.1.6-1）或公式（10.1.6-4）计算；

　　　　　ftk——混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3-2采用；

　　　　　ωmax——按荷载的标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第7.1.2条计算；

　　　　　ω1im——最大裂缝宽度限值，按本规范第3.4.5条采用。

7.1.2　在矩形、Ｔ形、倒Ｔ形和Ｉ形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度（mm）可按下列公式计算：

　　（7.1.2-1）

　　　　　　（7.1.2-2）

　　　　　　　　　　（7.1.2-3）

　　　　　　　　　　　（7.1.2-4）

式中：

αcr——构件受力特征系数，按表7.1.2-1采用；

　　　　ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：

当ψ＜0.2时，取ψ＝0.2；当ψ＞1.0时，取ψ＝1.0；对直接承受重复荷载的构件，取ψ＝1.0；

　　　σs——按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力；

　　　Es——钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；

　　　cs——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm）：

当cs＜20时，取cs＝20；当cs＞65时，取cs＝65；

　　　ρte——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；对无粘结后张构件，仅取纵向受拉钢筋计算配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte＜0.01时，取ρte＝0.01；

　　　Ate——有效受拉混凝土截面面积：

对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取Ate＝0.5bh＋（bf－b）hf，此处，bf、hf为受拉翼缘的宽度、高度；

　　　As——受拉区纵向钢筋截面面积；

　　　Ap——受拉区纵向预应力钢筋截面面积；

　　　deq——受拉区纵向钢筋的等效直径（mm）；对无粘结后张构件，仅为受拉区纵向受拉构件的等效直径（mm）；

　　　di——受拉区第i种纵向钢筋的公称直径；对于有粘结预应力钢绞线束的直径取为

；其中dp1为单根钢绞线的公称直径，n1为单束钢绞线根数；

　　　ni——受拉区第i种纵向钢筋的根数；对于有粘结预应力钢绞线，取为钢绞线束数；

　　　υi——受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表7.1.2-2采用。

注：

1　对承受吊车荷载但不需作疲劳验算的受弯构件，可将计算求得的最大裂缝宽度乘以系数0.85；

　　2　对按本规范第9.2.15条配置表层钢筋网片的梁，按公式（7.1.2-1）计算的最大裂缝宽度可适当折减，折减系数可取0.7；

　　3　对e0/h0≤0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。

表7.1.2-1　　　　构件受力特征系数

类型

αcr

钢筋混凝土构件

预应力混凝土构件

受弯、偏心受压

1.9

1.5

偏心受拉

2.4

－

轴心受拉

2.7

2.2

表7.1.2-2　　　　钢筋的相对粘结特性系数

类别

非预应力钢筋

先张法预应力钢筋

后张法预应力钢筋

光面钢筋

带肋钢筋

带肋钢筋

螺旋肋钢丝

钢绞线

带肋钢筋

钢绞线

光面钢丝

υi

0.7

1.0

1.0

0.8

0.6

0.8

0.5

0.4

注：

对环氧树脂涂层带肋钢筋，其相对粘结特性系数应按表中系数的0.8倍取用。

7.1.3　在荷载准永久组合或标准组合下，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件开裂截面处受压边缘混凝土压应力、不同位置处钢筋的拉应力及预应力筋的等效应力宜按下列假定计算：

　　1　截面应变保持平面；

　　2　受压区混凝土的法向应力图取为三角形；

　　3　不考虑受拉区混凝土的抗拉强度；

　　4　采用换算截面。

7.1.4　在荷载准永久组合或标准组合下，钢筋混凝土构件受拉区纵向钢筋的应力或预应力混凝土构件受拉区的等效应力也可按下列公式计算：

　　1　钢筋混凝土构件受拉区纵向钢筋的应力

1）轴心受拉构件

σsq＝Nq/As　　　　（7.1.4-1）

2）偏心受拉构件

　　　　（7.1.4-2）

3）受弯构件

　　　　（7.1.4-3）

4）偏心受压构件

　　　　（7.1.4-4）

　　（7.1.4-5）

　　　e＝ηse0＋ys　　　　　（7.1.4-6）

　　　　　　（7.1.4-7）

　　（7.1.4-8）

式中：

As——受拉区纵向钢筋截面面积：

对轴心受拉构件，取全部纵向钢筋截面面积；对偏心受拉构件，取受拉较大边的纵向钢筋截面面积；对受弯、偏心受压构件，取受拉区纵向钢筋截面面积；

　Nq、Mq——按荷载准永久组合计算的轴向力值、弯矩值，对偏心受压构件不考虑二阶效应的影响；

　　　e'——轴向拉力作用点至受压区或受拉较小边纵向钢筋合力点的距离；

　　　e——轴向压力作用点至纵向受拉钢筋合力点的距离；

　　e0——荷载准永久组合下的初始偏心距，取为Mq/Nq；

　　　z——纵向受拉钢筋合力点至截面受压区合力点的距离，且不大于0.87h0；

　　　ηs——使用阶段的轴向压力偏心距增大系数，当l0/h不大于14时，取1.0；

　　　ys——截面重心至纵向受拉钢筋合力点的距离；

 　　γf'——受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值；

bf'、hf'——分别为受压区翼缘的宽度、高度；在公式（7.1.4-7）中，当hf'大于0.2h0时，取0.2h0；

　　2　预应力混凝土构件受拉区纵向钢筋的等效应力

1）轴心受拉构件

　　　　　　　（7.1.4-9）

2）受弯构件

　　（7.1.4-10）

　　　　（7.1.4-11）

    ep＝yps－ep0　　　　（7.1.3-12）

式中：

Ap——受拉区纵向预应力钢筋截面面积：

对轴心受拉构件，取全部纵向预应力钢筋截面面积；对受弯构件，取受拉区纵向预应力钢筋截面面积；

　　Np0——计算截面上混凝土法向预应力等于零时的预加力，应按本规范第10.1.13条的规定计算；

　Nk、Mk——按荷载标准组合计算的轴向力值、弯矩值；

　　　z——受拉区纵向普通钢筋和预应力钢筋合力点至截面受压区合力点的距离，按公式（7.1.4-5）计算，其中e按公式（7.1.4-11）计算；

　　　α1——无粘结预应力筋的等效折减系数，取α1为0.3；对灌浆的后张预应力筋，取α1为1.0；

　　　ep——Np0的作用点至受拉区纵向预应力和普通钢筋合力点的距离；

　　yps——受拉区纵向预应力和普通钢筋合力点的偏心距，应按本规范第10.1.13条的规定确定。

7.1.5　在荷载标准组合和准永久组合下，抗裂验算时截面边缘混凝土的法向应力应按下列公式计算：

　　1　轴心受拉构件

σck＝Nk/A0　　　　（7.1.5-1）

σcq＝Nq/A0　　　　（7.1.5-2）

　　2　受弯构件

σck＝Mk/W0　　　　（7.1.5-3）

σcq＝Mq/W0　　　　（7.1.5-4）

　　3　偏心受拉和偏心受压构件

σck＝Mk/W0＋Nk/A0　　　　（7.1.5-5）

σcq＝Mq/W0＋Nq/A0　　　　（7.1.5-6）

式中：

A0——构件换算截面面积；

　　　W0——构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩。

7.1.6　预应力混凝土受弯构件应分别对截面上的混凝土主拉应力和主压应力进行验算：

　　1　混凝土主拉应力

1）一级裂缝控制等级的构件，应符合下列规定：

σtp≤0.85ftk　　　　（7.1.6-1）

2）二级裂缝控制等级的构件，应符合下列规定：

σtp≤0.95ftk　　　　（7.1.6-2）

　　2　混凝土主压应力

　　对一、二级裂缝控制等级的构件，均应符合下列规定：

σcp≤0.60fck　　　　（7.1.6-3）

 式中：

σtp、σcp——分别为混凝土的主拉应力、主压应力，按本规范第7.1.7条确定。

　　此时，应选择跨度内不利位置的截面，对该截面的换算截面重心处和截面宽度突变处进行验算。

注：

对允许出现裂缝的吊车梁，在静力计算中应符合公式（7.1.6-2）和公式（7.1.6-3）的规定。

7.1.7　混凝土主拉应力和主压应力应按下列公式计算：

　　（7.1.7-1）

　　　　　　　　　　（7.1.7-2）

　　　　　（7.1.7-3）

式中：

σx——由预加力和弯矩值Mk在计算纤维处产生的混凝土法向应力；

　　　σy——由集中荷载标准值Fk产生的混凝土竖向压应力；

　　　τ——由剪力值Vk和预应力弯起钢筋的预加力在计算纤维处产生的混凝土剪应力；当计算截面上作用有扭矩作用时，尚应计入扭矩引起的剪应力；对超静定对后张法预应力混凝土结构构件，在计算剪应力时，尚应计入预加力引起的次剪力；

 　　σpc——扣除全部预应力损失后，在计算纤维处由预加力产生的混凝土法向应力，按本规范公式（6.1.5-1）或（6.1.5-4）计算；

　　　y0——换算截面重心至计算纤维处的距离；

　　I0———换算截面惯性矩；

　　　Vk——按荷载标准组合计算的剪力值；

　　　S0——计算纤维以上部分的换算截面面积对构件换算截面重心的面积矩；

　　σpe——预应力弯起钢筋的有效预应力；

 　　Apb——计算截面上同一弯起平面内的预应力弯起钢筋的截面面积；

　　　αp——计算截面上预应力弯起钢筋的切线与构件纵向轴线的夹角。

注：

公式（7.1.7-1）、（7.1.7-2）中的σx、σy、σpc和Mky0/I0，当为拉应力时，以正值代入；当为压应力时，以负值代入；

7.1.8　对预应力混凝土吊车梁，在集中力作用点两侧各0.6h的长度范围内，由集中荷载标准值Fk产生的混凝土竖向压应力和剪应力的简化分布，可按图7.1.8确定，其应力的最大值可按下列公式计算：

σy，max＝0.6Fk/（bh）　　　　（7.1.8-1）

τF＝（τl-τr）/2　　　　（7.1.8-2）

τl＝VlkS0/（I0b）　　　　（7.1.8-3）

τr＝VrkS0/（I0b）　　　　（7.1.8-4）

式中：

τl、τr——分别为位于集中荷载标准值Fk作用点左侧、右侧0.6h处截面上的剪应力；

　　　　　τF——集中荷载标准值Fk作用截面上的剪应力；

　　Vlk、Vrk——集中荷载标准值Fk作用点左侧、右侧截面上的剪力标准值。

图7.1.8　预应力混凝土吊车梁集中力作用点附近的应力分布

（a）截面；（b）竖向压应力σy分布；（c）剪应力τ分布

7.1.9　对先张法预应力混凝土构件端部进行正截面、斜截面抗裂验算时，应考虑预应力钢筋在其预应力传递长度ltr范围内实际应力值的变化。

预应力钢筋的实际应力可考虑为线形分布，在构件端部取为零，在其预应力传递长度的末端取有效预应力值σpe（图7.1.9），预应力钢筋的预应力传递长度ltr应按本规范第10.1.9条确定。

图7.1.9　预应力传递长度范围内有效预应力值的变化

7.2　受弯构件挠度验算

7.2.1　钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件的挠度可按照结构力学方法计算，且不应超过本规范表3.3.2规定的限值。

　　在等截面构件中，可假定各同号弯矩区段内的刚度相等，并取用该区段内最大弯矩处的刚度。

当计算跨度内的支座截面刚度不大于跨中截面刚度的两倍或不小于跨中截面刚度的二分之一时，该跨也可按等刚度构件进行计算，其构件刚度可取跨中最大弯矩截面的刚度。

7.2.2　矩形、Ｔ形、倒Ｔ形和Ｉ形截面受弯构件考虑荷载长期作用影响的刚度B可按下列规定计算：

　　1　采用荷载标准组合时

　　　　（7.2.2-1）

　　2　采用荷载准永久组合时

　　　　B＝Bs/θ　　　　　　　（7.2.2-2）

式中：

Mk——按荷载的标准组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；

　　　Mq——按荷载的准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；

　　　Bs——按荷载标准组合作用计算的钢筋混凝土受弯构件或按标准组合计算的预应力混凝土受弯构件的短期刚度，按本规范第7.2.3条计算；

　　　θ——考虑荷载长期作用对挠度增大的影响系数，按本规范第7.2.5条取用。

7.2.3　按裂缝控制等级要求的荷载组合作用下，钢筋混凝土受弯构件和预应力混凝土受弯构件的短期刚度Bs，可按下列公式计算：

　　1　钢筋混凝土受弯构件

　　　　（7.2.3-1）

　　2　预应力混凝土受弯构件

1）要求不出现裂缝的构件

Bs＝0.85EcI0　　　　（7.2.3-2）

2）允许出现裂缝的构件

　　（7.2.3-3）

　　　kcr＝Mcr/Mk　　　　　　（7.2.3-4）

　　（7.2.3-5）

Mcr＝（σpc＋γftk）W0　　　　（7.2.3-6）

γf＝（bf－b）hf/（bh0）　　　　（7.2.3-7）

式中：

ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，按本规范第7.1.2条确定；

　　αE——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值：

αE＝Es/Ec；

　　　ρ——纵向受拉钢筋配筋率：

对钢筋混凝土受弯构件，取ρ＝As/（bh0）；对预应力混凝土受弯构件，取ρ