關于建筑模殼受沖切承載力計算在《GB50010-2010(2015版)混凝土結構設計規范》一書中是這樣規定的。
6. 5.1 02版規范的受沖切承載力計算公式,形式簡單,計算
方便,但與國外規范進行對比,在多數情況下略顯保守,且考慮 因素不夠全面。根據不配置箍筋或彎起鋼筋的鋼筋混凝土板的試 驗資料的分析,參考國內外有關規范,本次修訂保留了 02版規 范的公式形式,僅將公式中的系數0.15提高到0.25。
本條具體規定的考慮因素如下:
1截面高度的尺寸效應。
建筑塑料模殼截面高度的增大對受沖切承載力 起削弱作用,為此,在公式(6.5.1-1)中引入了截面尺寸效應 系數依,以考慮這種不利影響。
2預應力對受沖切承載力的影響。試驗研究表明,雙向預 應力對板柱節點的沖切承載力起有利作用,主要是由于預應力的 存在阻滯了斜裂縫的出現和開展,增加了混凝土剪壓區的高度。 公式(6. 5. 1-1)主要是參考我國的科研成果及美國ACI 318規 范,將板中兩個方向按長度加權平均有效預壓應力的有利作用增 大為0. 25爾,m,但仍偏安全地未計及在板柱節點處預應力豎向 分量的有利作用。
對單向預應力板,由于缺少試驗數據,暫不考慮預應力的有 利作用。
3參考美國ACI 318等有關規范的規定,給出了兩個調整 系數切、邛的計算公式(6.5.1-2)、公式(6.5.卜3)。對矩形形 狀的加載面積邊長之比作了限制,因為邊長之比大于2后,剪力 主要集中于角隅,將不能形成嚴格意義上的沖切極限狀態的破 壞,使受沖切承載力達不到預期的效果,為此,引入了調整系數 和,且基于穩妥的考慮,對加載面積邊長之比作了不宜大于4的 限制;此外,當臨界截面相對周長如/僞過大時,同樣會引起受 沖切承載力的降低。有必要指岀,公式(6. 5. 1-2)是在美國 ACI規范的取值基礎上略作調整后給出的。公式(6. 5. 1-1)的 系數計只能取少、幽中的較小值,以確保安全。
本條中所指的臨界截面是為了簡明表述而設定的截面,它是 沖切最不利的破壞錐體底面線與頂面線之間的平均周長如處板 的垂直截面。板的垂直截面,對等厚板為垂直于板中心平面的截 面,對變高度板為垂直于板受拉面的截面。
對非矩形截面柱(異形截面柱)的臨界截面周長,選取周長 如的形狀要呈凸形折線,其折角不能大于180°,由此可得到最 小的周長,此時在局部周長區段離柱邊的距離允許大于九/2。
6. 5.2 為滿足設備或管道布置要求,有時要在柱邊附近板上開 孔。板中開孔會減小沖切的最不利周長,從而降低板的受沖切承 載力。在參考了國外規范的基礎上給出了本條的規定。
6.5.3、6. 5.4 當混凝土板的厚度不足以保證受沖切承載力時, 可配置抗沖切鋼筋。設計可同時配置箍筋和彎起鋼筋,也可分別 配置箍筋或彎起鋼筋作為抗沖切鋼筋。試驗表明,配有沖切鋼筋 的鋼筋混凝土板,其破壞形態和受力特性與有腹筋梁相類似,當 抗沖切鋼筋的數量達到一定程度時,板的受沖切承載力幾乎不再 增加。為了使抗沖切箍筋或彎起鋼筋能夠充分發揮作用,本條規 定了板的受沖切截面限制條件,即公式(6.5.3-1),實際上是對 抗沖切箍筋或彎起鋼筋數量的限制,以避免其不能充分發揮作用 和使用階段在局部荷載附近的斜裂縫過大。本次修訂參考美國 ACI規范及我國的工程經驗,對該限制條件作了適當放寬,將 系數由02版規范規定的1. 05放寬至1. 2。
現澆密肋樓板施工的專用模板,是70年代由玻璃鋼模殼發展而來的。玻璃鋼模殼是用玻璃纖維制成,四角易磨損而露絲起毛,建筑模殼澆灌時易與混凝土粘在一起,難以拆模,影響重復利用。為了達到耐磨損的要求,需要增加樹脂(塑料)厚度,這樣會增加重量和提高價格,因此,玻璃鋼模殼不能被廣泛的應用。80年代初期,我國研制了聚丙烯建筑
模殼,并由中型發展到大型組合式模殼,形成了系列化。這種模殼具有強度高、耐磨損、不易老化、厚度均勻、四角無初應力、韌性好、不易開裂等特點。
鋼筋混凝土板配置抗沖切鋼筋后,在混凝土與抗沖切鋼筋 共同作用下,混凝土項的抗沖切承載力V'c與無抗沖切鋼筋板 的承載力V;的關系,各國規范取法并不一致,如我國02版規 范、美國及加拿大規范取Vzc =0.5VC, CEB-FIP MC 90規范 及歐洲規范EN 1992 - 2取V; =0.75V;,英國規范BS 8110及 俄羅斯規范取V; = Vc o我國的試驗及理論分析表明,在混凝 土與抗沖切鋼筋共同作用下,02版規范取混凝土所能提供的承 載力是無抗沖切鋼筋板承載力的50%,取值偏低。根據國內外 的試驗研究,并考慮混凝土開裂后骨料咬合、配筋剪切摩擦有 利作用等,在抗沖切鋼筋配置區,本次修訂將混凝土所能承擔 的承載力V:適當提高,取無抗沖切鋼筋板承載力Vc的約 70%。與試驗結果比較,本條給岀的受沖切承載力計算公式是 偏于安全的。
本條提及的其他形式的抗沖切鋼筋,包括但不限于工字 鋼、槽鋼、抗剪栓釘、扁鋼U形箍等。
6.5.5階形基礎的沖切破壞可能會在柱與基礎交接處或基礎變 階處發生,這與階形基礎的形狀、尺寸有關。對階形基礎受沖切 承載力計算公式,也引進了本規范第6. 5. 1條的截面高度影響系 數叢。在確定基礎的E時,取用最大的地基反力值,這樣做偏 于安全。
6.5.6板柱節點傳遞不平衡彎矩時,其受力特性及破壞形態更 為復雜。為安全起見,對板柱節點存在不平衡彎矩時的受沖切承 載力計算,借鑒了美國ACI 318規范和我國的《無粘結預應力混 凝土結構技術規程》JGJ 92 -93的有關規定,在本條中提岀了考 慮問題的原則,具體可按本規范附錄F計算。