中、美、日混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范構(gòu)件承載力的分析比較

1、中、美、日混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范構(gòu)件承載力的分析比較一、概述結(jié)合高等混凝土所學(xué)內(nèi)容，針對有腹筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，比較中國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）、美國Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary（ACI 318-11）、日本Standard Specifications for Concrete Structure- 2007 Design（JGC15）中有關(guān)混凝土構(gòu)件受彎和受壓承載力、受剪承載力、受扭承載力計算方法的異同。充分利用公式、表格、圖形、文字、算例等具體介紹三種規(guī)范的差異。文中的

2、設(shè)計計專用術(shù)術(shù)語主要要依據(jù)中中國混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范，對對美日混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計規(guī)范中中翻譯不不確定的的地方，仍仍然保留留原規(guī)范范（美日日規(guī)范）中中的術(shù)語語。二、設(shè)計表表達式1）中國規(guī)規(guī)范我國規(guī)范，采采用基于于概率理理論的分分項系數(shù)數(shù)設(shè)計方方法，以以分項系系數(shù)的形形式表達達，其表表達式為為：式中：s為作作用效應(yīng)應(yīng)的分項項系數(shù)；Sk為作用用效應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)值值；R為結(jié)結(jié)構(gòu)抗力力分項系系數(shù)；Rk為為結(jié)構(gòu)抗抗力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值; fc,k為混凝凝土軸心心抗壓強強度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值；fy,k為為鋼筋抗抗拉強度度標(biāo)準(zhǔn)值值；c為混混凝土材材料分項項系數(shù)，取取c=1.4；s為鋼筋筋材料分分項系數(shù)數(shù)，取c=1.1；As2）

3、美國規(guī)規(guī)范美國規(guī)范采采用的是是基于概概率理論論的荷載載-抗力系系數(shù)的設(shè)設(shè)計方法法，其表表達式為為：W式中：Wu為荷荷載效應(yīng)應(yīng)設(shè)計值值；Rn為結(jié)構(gòu)抗抗力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，由由材料強強度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值計算算確定；為結(jié)構(gòu)構(gòu)抗力折折減系數(shù)數(shù)，對3）日本規(guī)規(guī)范日本規(guī)范采采用的是是考慮結(jié)結(jié)構(gòu)安全全因子的的設(shè)計方方法，其其表達式式為:式中Sd為構(gòu)件件的設(shè)計計荷載效效應(yīng)，i為為結(jié)構(gòu)影影響系數(shù)數(shù)，Rd為構(gòu)構(gòu)件抗力力設(shè)計值值。 中中國規(guī)范范中的Rk/R與美國國規(guī)范中中的Rn以及及日本規(guī)規(guī)范中的的iSd在概念念上是一一致的。但但我國規(guī)規(guī)范將抗抗力分項項系數(shù)R分分解為混混凝土材材料分項項系數(shù)c和和鋼筋材材料分項項系數(shù)s ,并根根據(jù)

4、基于于概率理理論的可可靠度方方法得到到分項系系數(shù) c=1.4 和s=1.11。美國國規(guī)范的的結(jié)構(gòu)抗抗力折減減系數(shù)也也是基于于概率理理論的可可靠度方方法得到到,只是將將結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件抗力力作為一一個整體體來考慮慮,其取值值因構(gòu)件件受力特特性及荷荷載形式式而異,(1) 材材料強度度和結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件尺尺寸的離離散性;(2) 結(jié)結(jié)構(gòu)抗力力的設(shè)計計計算表表達式的的不準(zhǔn)確性性;(3) 構(gòu)構(gòu)件的延延性需求求與所需需可靠度度要求的的差異;(4) 構(gòu)構(gòu)件在結(jié)結(jié)構(gòu)中的的重要性性。三國規(guī)范的的設(shè)計公公式，在在形式上上雖有差差別，實實質(zhì)上都都是要求求結(jié)構(gòu)的的設(shè)計承承載力大大于預(yù)期期中結(jié)構(gòu)構(gòu)所要承承受的荷荷載效應(yīng)應(yīng)，來保保障結(jié)

5、構(gòu)構(gòu)的安全全性。三、構(gòu)件受受彎設(shè)計計承載力力的比較較1.受彎承承載力設(shè)設(shè)計假定定的比較較1）平截面面假定：三國規(guī)范中中都明確確提出了了彎曲前前的平截截面在彎彎曲后仍仍保持平平面。大大量的鋼鋼筋混凝凝土構(gòu)件件試驗表表明，只只要混凝凝土和鋼鋼筋之間間保持著著良好的的粘結(jié)，則則在直至至彎曲破破壞為止止的各個個加載階階段中，這這項假定定都是很很接近于于正確的的。在混混凝土受受壓區(qū)，這這項假定定肯定是是準(zhǔn)確的的。在混混凝土受受拉區(qū)出出現(xiàn)一條條裂縫意意味著鋼鋼筋與周周圍混凝凝土之間間產(chǎn)生了了一些滑滑移，而而這也就就表示這這項假定定對裂縫縫附近的的混凝土土不是完完全適用用的。不不過，如如果用包包含有幾幾條裂

6、縫縫的標(biāo)距距長度來來測定混混凝土應(yīng)應(yīng)變，就就會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)貝努里里法則對對這樣得得出的平平均拉應(yīng)應(yīng)變是適適用的。但但這個假假定在深深梁或高高剪力區(qū)區(qū)內(nèi)就不不適用了了。不考慮混凝凝土的抗抗拉強度度三國規(guī)范都都明確提提出了在在正截面面設(shè)計時時忽略混混凝土的的抗拉強強度。這這項假定定幾乎是是完全正正確的，因因為在緊緊靠中和和軸下面面的混凝凝土中存存在的任任何拉應(yīng)應(yīng)力都是是很小的的，而且且內(nèi)力臂臂也非常常小。（1）中國國規(guī)范當(dāng)c當(dāng)0ncu=0.0033-(fcu,k-50)10-5圖1. 混混凝土受受壓應(yīng)式中，n2.0，0（2）美國國規(guī)范美國ACII規(guī)范中中并未明明確規(guī)定定混凝土土的受壓壓應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系，

7、認(rèn)為為只要假假定的應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系在在強度計計算上能能與多次次綜合實實驗的結(jié)結(jié)果相符符合，能能可靠地地預(yù)測構(gòu)構(gòu)件的抗抗彎強度度。一般般采用雙雙直線、拋拋物線和和拋物線線組合曲曲線。而而且美國國ACII規(guī)范中中只是假假定了構(gòu)構(gòu)件達到到抗彎強強度時，邊邊緣受壓壓纖維處處的混凝凝土應(yīng)變變?nèi)?0.0003，對對峰值應(yīng)應(yīng)力對應(yīng)應(yīng)的應(yīng)變變0并沒有（3）日本本規(guī)范當(dāng)cckk當(dāng)0.0020.0025圖2. 混混凝土受受壓應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系（日日本規(guī)范范）從圖1.11圖1.22可以看看出，中中日規(guī)范范中混凝凝土受壓壓應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系基本一一致，當(dāng)當(dāng)c0時為近近似拋物物線形狀狀，當(dāng)0ccu時時為直線線。而美美國規(guī)

8、范范中一般般采用的中日規(guī)范考考慮了混混凝土強強度對受受壓應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系的影影響（主主要是考考慮混凝凝土隨混混凝土強強度增大大而越脆脆），而而美國規(guī)規(guī)范沒有有；其中中，日本本規(guī)范只只考慮了了受彎構(gòu)構(gòu)件混凝凝土能達達到的最最大壓應(yīng)應(yīng)力和極極限壓應(yīng)應(yīng)變的影影響，而而中國規(guī)規(guī)范還考考慮了高高強混凝凝土強度度對c0時受受壓應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系曲線線形狀的的影響和和對峰值值應(yīng)力對對應(yīng)的應(yīng)應(yīng)變?nèi)龂?guī)范對對于峰值值應(yīng)力對對應(yīng)的應(yīng)應(yīng)變0和極極限壓應(yīng)應(yīng)變cu的取取值均不不同，具具體比較較見表1表1.1 中美日日三國規(guī)規(guī)范0和GB500010-201100.002+0.5(0.0033-(ACI 3318-110.0

9、033JGC1550.0022155-注：GB5500110-220100中，當(dāng)當(dāng)00.0033時，取取cu=0.0033。JGCC15中中，當(dāng)cu0.0035時由表1.11可以看看出，對對于C550以下下混凝土土，中美美日三國國規(guī)范對對0和cu取值均均沒有折折減，所所以0和cu取值的的折減是是針對高高強混凝凝土（考考慮其脆脆性隨實際上，應(yīng)應(yīng)用中日日規(guī)范中中的應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系進行行計算是是相當(dāng)繁繁瑣的。從從承載力力角度看看，確定定受壓區(qū)區(qū)的實際際應(yīng)力分分布圖形形的意義義并不大大，所以以可以把把實際的的復(fù)雜應(yīng)應(yīng)力分布布，用一一個假想想的某種種簡單的的幾何圖圖形來表表示。中中美日規(guī)規(guī)范中均均采用了

10、了等效矩矩形應(yīng)力力分布，其其中關(guān)于于應(yīng)力不不均勻系系數(shù)1和等等效應(yīng)力力高度系系數(shù)1的取取值和比比較見表表1.表1.2 中美日日三國規(guī)規(guī)范1和GB500010-201101.0-0.06(0.8-0.06(ACI 3318-111.01.05-0.05JGC1551-0.0030.52+80注：GB5500110-220100中，當(dāng)當(dāng)11.0時，取取1=1.0；當(dāng)10.8時，取取1=0.8。ACII 3118-111中，當(dāng)當(dāng)10.85時，取取1=0.85從表1.22可以看看出，對對不同強強度混凝凝土，AACI 3188-111均取其其應(yīng)力不不均勻系系數(shù)1=1.0，而而GB5500110-2201

11、00和JGCC15中中應(yīng)力不不均勻系系數(shù)1的取取值考慮慮了混凝凝土強度度的影響響。另外外，ACCI 3318-11中中等效應(yīng)應(yīng)力高度度系數(shù)1的的取值范范圍為00.6550.885，JGCC15中中等效應(yīng)應(yīng)力高度度系數(shù)1的的取值范范圍為00.7220.88，我國規(guī)規(guī)范GBB500010-20110中等等效應(yīng)力力高度系系數(shù)1的取取值范圍圍為0.7400.8，則則我國規(guī)規(guī)范取值值范圍均均比日美美兩國三國規(guī)范受受彎承載載力均采采用基于于平截面面假定的的等效矩矩形圖形形計算方方法，因因為對混混凝土材材料的不不同假設(shè)設(shè)，計算算等效矩矩形圖以以及計算算系數(shù)略略有不同同，具體體取法如如下圖：（a）我國國規(guī)范（

12、bb）美國國規(guī)范 （c）日日本規(guī)范范圖3 正正截面受受彎承載載力計算算簡圖3）縱向鋼鋼筋的應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系規(guī)規(guī)定三國規(guī)范中中鋼筋應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系一一致，均均采用雙雙線性模模型。我國規(guī)規(guī)范縱向向受拉鋼鋼筋的極極限拉應(yīng)應(yīng)變?nèi)闉?.001，而而美國規(guī)規(guī)范和日本規(guī)規(guī)范中并并沒有關(guān)關(guān)于縱向向受拉鋼鋼筋極限限拉應(yīng)變變的要求求。關(guān)于于鋼筋應(yīng)應(yīng)變的這這種限制制幾乎沒沒有對計計算出的的抗彎強強度的大大小造成成什么差差異，但但卻能限限制對一一個構(gòu)件件所計算算出的可可資利用用的極限限變形。鑒鑒于鋼筋筋的極限限應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于0.001，就就難以看看出這種種限制的的必要性性。2最大與與最小配配筋率的的限制（1）中國

13、國規(guī)范對于最大配配筋率，中國規(guī)范通過控制混凝土相對受壓區(qū)高度不超過其相對界限受壓區(qū)高度b對于最小配配筋率的的限制，按實際Mcr=實際應(yīng)用中中，中國國規(guī)范為為保證開開裂后，鋼鋼筋不會會立即被被拉斷，對對最小配配筋率的的數(shù)值略略做放大大得=且式中計算算時將h0換成成h，實際際效果相相當(dāng)于將將最小配配筋率提提高100%左右對T型截面面或工字字型截面面，梁受受拉鋼筋筋的配筋筋率是按按全截面面面積扣扣除受壓壓翼緣面面積bf-bhf（2）美國國規(guī)范美國規(guī)范中中無相對對受壓區(qū)區(qū)高度的的概念，但但是有平平衡配筋筋率的概概念，且且平衡配配筋率的的表達式式與中國國規(guī)范的的表達式式大致相相同。其其形式如如下：而美國

14、規(guī)范范規(guī)定對對于非預(yù)預(yù)應(yīng)力受受彎構(gòu)件件和同時時有小于于0.10fcAg的乘了了分項系系數(shù)的軸軸壓力作作用的非非預(yù)應(yīng)力力構(gòu)件，要要求破壞壞時受拉拉鋼筋的的拉應(yīng)變變t應(yīng)不小小于2002年年的美國國規(guī)范為為了保證證所有的的梁在即即將破壞壞時不僅僅具有希希望的能能夠發(fā)出出明顯警警告的特特征，而而且在破破壞時還還具有適適當(dāng)?shù)难友有?，建建議在單單筋梁中中受拉鋼鋼筋的面面積不要要超過平平衡破壞壞時鋼筋筋面積的的0.775倍。即即：此時計算出出的最外外排受拉拉鋼筋的的拉應(yīng)變變?yōu)?.003376，故故所建議議的限制制條件00.0004稍偏偏安全。為防止少筋筋破壞美美國規(guī)范范得到的的配筋率率也是根根據(jù)把按按素混凝

15、凝土截面面的抗折折模量算算得的截截面開裂裂彎矩與與按鋼筋筋混凝土土截面算算得得抗彎強強度取成成相等的的條件而而求得的的。A即（3）日本本規(guī)范為了避免受受彎構(gòu)件件截面配配筋過多多以及截截面出現(xiàn)現(xiàn)超筋破破壞，因因此截面面最大配配筋率的的取值應(yīng)應(yīng)和平衡衡配筋率率有關(guān)。平平衡配筋筋率應(yīng)按按下式計計算：p其中，方程程中的系系數(shù)為一一個近似似值：=0.88-0.004此時截面所所配置的的縱向受受拉鋼筋筋不應(yīng)超超過平衡衡破壞時時的所需需鋼筋的的75% 。受彎構(gòu)件的的縱向受受拉鋼筋筋最少配配筋率不不應(yīng)該少少于0.2%，對對于T形形截面縱縱向受拉拉鋼筋配配筋不應(yīng)應(yīng)該少于于有效混混凝土截截面的00.3% 。同同時

16、為了了避免受受彎構(gòu)件件的脆性性破壞，最最小配筋筋率應(yīng)同同時滿足足下面的的公式：p3. T形形梁有效效翼緣寬寬度的對對比（1）美國國混凝土土規(guī)范建建議的有有效翼緣緣寬度：對于對稱TT形梁，不不超過梁梁跨度的的1/44，而且且翼緣內(nèi)內(nèi)肋部向向每側(cè)挑挑出的長長度不得得超過88倍板厚厚或者相相鄰一根根梁的一一半凈距距。對于僅在在一側(cè)有有翼緣的的梁(倒L型)，挑出出翼緣的的有效寬寬度不得得超過梁梁跨的11/122，或6倍板厚厚，或到到相鄰的的一根梁梁的一半半凈距。（2）中國國混凝土土規(guī)范建建議的有有效翼緣緣寬度對于對稱TT形梁，不不超過梁梁跨度的的1/33，而且且翼緣內(nèi)內(nèi)肋部向向每側(cè)挑挑出的長長度不得得

17、超過66倍板厚厚(板厚小小于梁截截面有效效高度的的1/110時)或者相相鄰一根根梁的一一半凈距距。對于僅在一一側(cè)有翼翼緣的梁梁，挑出出翼緣的的有效寬寬度不得得超過梁梁跨的11/6，或或5倍板厚厚(板厚小小于梁截截面有效效高度的的1/110時) ，或或到相鄰鄰的一根根梁的一一半凈距距。（3）日本本混凝土土規(guī)范建建議的有有效受壓壓翼緣寬寬度：對于兩側(cè)有有翼緣的的梁，有有效受壓壓翼緣寬寬度計算算公式為為：b式中，be不應(yīng)應(yīng)該超過過兩側(cè)板板中心線線之間的的距離。對于單側(cè)有有翼緣的的梁，有有效受壓壓翼緣寬寬度計算算公式為為：b式中，be不應(yīng)應(yīng)該超過過bl和板凈跨跨長的1/以上兩式中中，l應(yīng)該該采用簡簡支

18、梁的的凈跨長長，連續(xù)續(xù)梁中兩兩個反彎彎點之間間的距離離或者是是懸臂梁梁中凈跨跨的2倍。bs的值值不應(yīng)大大于加腋腋部分的圖4 日本本規(guī)范中中T型梁的的有效受受壓翼緣緣四、構(gòu)件受受軸壓承承載力的的比較1.受壓短短柱的軸軸心正截截面抗壓壓承載力力對比（1）中國國規(guī)范建建議：鋼筋混凝土土軸心受受壓構(gòu)件件，當(dāng)配配置一般般箍筋時時，正截截面受壓壓承載力力應(yīng)符合合下列規(guī)規(guī)定：N0.9式中，N為為軸向受受壓設(shè)計計值；為為構(gòu)件的的穩(wěn)定系系數(shù)。fc混混凝土軸軸心抗壓壓強度設(shè)設(shè)計值；A為構(gòu)件件截面面面積，當(dāng)當(dāng)縱向普普通鋼筋筋的配筋筋率大于于3%時，A用（A-As）代替替。As為全全部縱向向普通鋼鋼筋混凝土土軸心受受

19、壓構(gòu)件件，當(dāng)配配置了螺螺旋式或或焊接環(huán)環(huán)式間接接鋼筋時時，其正正截面受受壓承載載力應(yīng)符符合下列列規(guī)定：N0.9A式中，N為為軸向受受壓設(shè)計計值；Acor為為構(gòu)件的的核心截截面面積積，取間間接鋼筋筋內(nèi)表面面范圍內(nèi)內(nèi)的混凝凝土截面面面積；ASS0為螺旋旋式或焊焊接環(huán)式式間接鋼鋼筋的換換算截面面面積；dcor為構(gòu)件件截面直直徑，取取間接鋼鋼筋內(nèi)表表面之間間的距離離，s為間接接鋼筋沿沿構(gòu)件軸軸線方向向的間距距；為間間接鋼筋筋對混凝凝土約束束的折減減系數(shù)：當(dāng)混凝凝土強度度等級不不超過CC50時時，取11.0，當(dāng)當(dāng)混凝土土強度等等級為CC80時時，取00.855，其間間按線性我們可以看看出配置置螺旋式式或

20、焊接接環(huán)式間間接鋼筋筋的混凝凝土構(gòu)件件受壓承承載力計計算公式式中不包包含穩(wěn)定定系數(shù)，規(guī)規(guī)范規(guī)定定當(dāng)l0/d12時可可以不考考慮間接接鋼筋的的貢獻，因因為此時時可能會會發(fā)生失失穩(wěn)問題題，同時時考慮間間接鋼筋筋作用的的受壓承承載力不不得小于于不考慮慮其貢獻獻時的同時考慮到到軸心受受壓構(gòu)件件的延性性相比偏偏心受壓壓構(gòu)件較較差，為為保證軸軸心受壓壓構(gòu)件和和偏心受受壓構(gòu)件件的安全全水平相相接近，公公式的右右端乘以以0.99的折減減系數(shù)，以以計算軸軸壓構(gòu)件件的承載載力。（2）美國國規(guī)范建建議:對于配有螺螺旋箍筋筋的非預(yù)預(yù)應(yīng)力構(gòu)構(gòu)件或組組合構(gòu)件件：對于配有一一般箍筋筋的非預(yù)預(yù)應(yīng)力構(gòu)構(gòu)件：規(guī)范通過把把一個軸軸

21、心受壓壓截面的的設(shè)計軸軸向強度度限制為為標(biāo)稱強強度的885或或80來來考慮受受壓構(gòu)件件中的偶偶然偏心心的影響響，以及及承認(rèn)混混凝土在在持續(xù)高高荷載下下的強度度有可能能小于fc。限限制一個個受壓構(gòu)構(gòu)件的最最大設(shè)計計軸向強強度來實實現(xiàn)對最最小偏心心距的考考慮。這這兩個百百分率值值接近于于早期規(guī)規(guī)范對配配置螺旋旋箍筋的的構(gòu)件和和配置一一般箍筋筋的構(gòu)件件分別規(guī)規(guī)定的偏偏心距與與截面高高度之比比為0.05 和0.110 時時的軸向(3)日本本規(guī)范建建議:鋼筋混凝土土軸心受受壓構(gòu)件件，當(dāng)配配置一般般箍筋時時，正截截面受壓壓承載力力應(yīng)符合合下列規(guī)規(guī)定：N鋼筋混凝土土軸心受受壓構(gòu)件件，當(dāng)配配置了螺螺旋式或或焊

22、接環(huán)環(huán)式間接接鋼筋時時，其正正截面受受壓承載載力應(yīng)符符合下列列規(guī)定：N以上兩式中中Ac為混凝凝土截面面面積；Ae為被箍箍筋所包包圍混凝凝土截面面面積；Ast為縱向向鋼筋總總面積；Aspe為間接接鋼筋的的換算截截面面積積(Aspe=dspAsp/s)；fpyd為間接接鋼筋的的設(shè)計抗抗拉屈服服強度；k1為混凝凝土強度度折減系系數(shù)（k1=1-00.0003fck2.混凝土土壓彎構(gòu)構(gòu)件正截截面承載載力計算算：1）中國規(guī)規(guī)范：我國規(guī)范根根據(jù)偏心心距的不不同主要要將偏心心受壓破破壞形式式分為大大偏心受受壓構(gòu)件件、小偏偏心受壓壓構(gòu)件以以及界限限破壞三三種。即即當(dāng)小于b時為大偏偏心受壓壓構(gòu)件，當(dāng)當(dāng)大于b時，為

23、為小偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件；當(dāng)當(dāng)?shù)扔赽時，構(gòu)構(gòu)件發(fā)生生界限破破壞。圖5矩形截截面偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件正截截面受壓壓承載力力計算計算公式如如下：NNee=e隨著受壓柱柱長細(xì)比比的增加加，構(gòu)件件會產(chǎn)生生不可忽忽視的縱縱向撓度度，從而而在構(gòu)件件中會引引起附加加彎矩。在在進行長長細(xì)比較較大的構(gòu)構(gòu)件正截截面承載載力計算算時，彎彎矩應(yīng)取取柱高范范圍內(nèi)一一階彎矩矩和二階階彎矩之之和的最最大值。規(guī)規(guī)范中規(guī)規(guī)定對于于結(jié)構(gòu)種種常見的的反彎點點位于柱柱高中部部的偏心心受壓構(gòu)構(gòu)件可以以不考慮慮p-效應(yīng)，因因為這種種效應(yīng)雖雖能增加加除構(gòu)件件兩端區(qū)區(qū)域外的的各截面面的曲率率和彎矩矩，但增增大后的的彎矩常常常不會會超過柱柱兩端控控制

24、截面面的彎矩矩。對于于反彎點點不在構(gòu)構(gòu)件高度度范圍內(nèi)內(nèi)，考慮慮p-效應(yīng)有有可能會會使桿件件中部的的彎矩大大于構(gòu)件件端部彎彎矩。此此時應(yīng)考考慮p-效應(yīng)應(yīng)的影響響。此時應(yīng)有下下列公式式計算修修正系數(shù)數(shù)，進而而實現(xiàn)對對彎矩的的修正：M=C對于具有相相同截面面尺寸、相相同高度度、相同同配筋、相相同材料料強度但但偏心距距不同的的構(gòu)件進進行的偏偏心受壓壓實驗得得到破壞壞時每個個構(gòu)件所所承受的的不同的的軸向壓壓力和彎彎矩可以以得到下下面的軸軸力-彎矩相相關(guān)曲線線。圖6軸力彎彎矩相關(guān)關(guān)曲線對于短柱一一般可以以忽略其其二階效效應(yīng)的影影響，而而長柱必必須考慮慮橫向撓撓度的影影響。通通常將柱柱子分為為短柱、長長柱和

25、細(xì)細(xì)長柱。當(dāng)當(dāng)l0/h5時，屬屬于短柱柱，此時時截面中中由于二二階效應(yīng)應(yīng)引起的的附加彎彎矩平均均不會超超過截面面一階彎彎矩的55%；當(dāng)當(dāng)l0/h為5330時，屬屬于長柱柱；當(dāng)l0/h大大于300時，屬屬于細(xì)長長柱。對對于l0的取取值，規(guī)規(guī)范建議議首先將將受壓構(gòu)構(gòu)件分為為有側(cè)移移框架柱柱和無側(cè)側(cè)移框架架柱分別別進行取取值。其其中對有有側(cè)移框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)的二階階效應(yīng)簡簡化計算算，采考慮到偏心心構(gòu)件下下的軸力力所產(chǎn)生生的二階階效應(yīng)，對對于不同同長細(xì)比比下的構(gòu)構(gòu)件，他他們的破破壞模式式是不同同的。下下圖是不不同長細(xì)細(xì)比對結(jié)結(jié)構(gòu)軸力力-彎矩耦耦合作用用承載力力的影響響，其中中可以看看出A和B均是發(fā)發(fā)生材料

26、料破壞，C是發(fā)生失穩(wěn)破壞。圖7不同長長細(xì)比對對結(jié)構(gòu)軸軸力彎矩矩關(guān)系的的影響2)美國規(guī)規(guī)范：美國規(guī)范在在考慮構(gòu)構(gòu)件的p-效效應(yīng)時，構(gòu)構(gòu)件的計計算長度度l0取為柱段段撓曲線線兩個反反彎點之之間的豎豎向距離離。其次次規(guī)范規(guī)規(guī)定了有有側(cè)移層層和無側(cè)側(cè)移層的的判定方Q=公式表明了了當(dāng)二階階效應(yīng)引引起的柱柱端附加加彎矩不不超過柱柱端一階階彈性彎彎矩的55%時，就就可以將將該樓層層作為無無側(cè)移層層。同時當(dāng)出現(xiàn)現(xiàn)下列情情況時，構(gòu)構(gòu)件的二二階效應(yīng)應(yīng)可以忽忽略：（1）無側(cè)側(cè)向支撐撐的受壓壓構(gòu)件：k（2）有側(cè)側(cè)向支撐撐的受壓壓構(gòu)件：k式中當(dāng)構(gòu)件件為單曲曲率時，M1/M無側(cè)移框架架柱受壓壓承載力力計算由于無側(cè)移移框架

27、柱柱的側(cè)移移很小，所所以在軸軸向壓力力作用下下只發(fā)生生縱向撓撓曲變形形，而不不發(fā)生側(cè)側(cè)移。當(dāng)當(dāng)構(gòu)件兩兩端作用用有同號號相等的的端彎矩矩時，考考慮二階階效應(yīng)后后的最大大彎矩作作用在柱柱高中點點截面。當(dāng)當(dāng)兩個彎彎矩不相相等時，考考慮二階階效應(yīng)后后彎矩最最大截面面將從柱柱高中點點向一階階較大端端部彎矩矩M2方向轉(zhuǎn)此時彎矩修修正值為為：M彎矩增大系系數(shù)為：=P同時在一般般情況下下，為簡簡化計算算，有效效長度系系數(shù)可取取為：k=1.00一般k值范范圍在00.51.00之間，包包含有剪剪力墻；包含有有剪力墻墻或其他他類型的的側(cè)向支支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)，且其其抗側(cè)剛剛度至少少為各柱柱抗側(cè)剛剛度總和和的6倍。彎矩修正系

28、系數(shù)：C為避免彎矩矩M2過小，故故取彎矩矩M2的限M有側(cè)移框架架柱受壓壓承載力力計算此時彎矩修修正值為為：MM彎矩增大系系數(shù)為：當(dāng)按上式計計算的s大大于1.5時，按按下時進進行計算此時的有效效長度系系數(shù)K應(yīng)根據(jù)據(jù)混凝土土彈性模模量和構(gòu)構(gòu)件截面面慣性矩矩來確定定。與中國規(guī)范范相同，考考慮到受受壓構(gòu)件件軸力和和彎矩的的耦合作作用，偏偏心受壓壓構(gòu)件的的軸力-彎矩相相關(guān)曲線線如下圖圖。圖8軸力彎彎矩相關(guān)關(guān)曲線同樣對于不不同長細(xì)細(xì)比的受受壓構(gòu)件件，構(gòu)件件會發(fā)生生材料破破壞和失失穩(wěn)破壞壞，長細(xì)細(xì)比對結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件破壞模模式的影影響。圖9長細(xì)比比對結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件破破壞模式式的影響響3)日本規(guī)規(guī)范：此時混凝土土和鋼

29、筋筋的應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系與受受彎構(gòu)件件的應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系相一一致，基基本假定定保持不不變。構(gòu)件的長細(xì)細(xì)比應(yīng)該該采用構(gòu)構(gòu)件的有有效與構(gòu)構(gòu)件截面面的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑之之比。而而構(gòu)件的的有效長長度應(yīng)該該由構(gòu)件件端部約約束情況況來確定定。當(dāng)構(gòu)構(gòu)件的端端部有側(cè)側(cè)向支撐撐時，構(gòu)構(gòu)件的有有效長度度可以采采用結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件的的軸線長長度。當(dāng)當(dāng)構(gòu)件一一端固定定一端自自由時，有有效長度度應(yīng)采用用結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件軸線線長度的的2倍。當(dāng)受壓柱的的長細(xì)比比不超過過35時，可可以認(rèn)為為是短柱柱，同時時側(cè)向位位移的影影響可以以忽略。當(dāng)當(dāng)受壓柱柱的長細(xì)細(xì)比超過過35時，該該受壓柱柱就應(yīng)該該按長柱柱設(shè)計，同同時考慮慮側(cè)向位位移的影影響。此此

30、時應(yīng)該該根據(jù)長長細(xì)比、截截面形狀狀、荷載載類型、端端部約束束情況、材材料特性性、鋼筋筋的數(shù)量量和布置置、由于于施工的的誤差而而引起的的截面偏偏心以及及混凝土土的收縮縮和徐變變等因素素來計算算由側(cè)向向位移所所引起的的二階彎彎矩。當(dāng)當(dāng)長細(xì)比比e/hh10時，為為了簡化化計算同同時由于于設(shè)計軸軸力iNd遠(yuǎn)小小于軸心心抗壓承承載力而而造成計計算結(jié)果果偏于保保守的原原因，此此時可忽忽略設(shè)計計軸力iNd的的影響。但但是如果果軸力是是拉力的的時候就就不能構(gòu)件在承受受軸力和和彎矩時時，它的的設(shè)計抗抗壓承載載力和設(shè)設(shè)計抗彎彎承載力力之間的的關(guān)系曲曲線如下下圖所示示。在軸軸力和彎彎矩的共共同作用用下，通通過檢查查

31、外力對對應(yīng)的點點是否位位于應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系曲線線里面來來保證構(gòu)構(gòu)件的安安全。圖10軸力力彎矩相相關(guān)曲線線4)三國規(guī)規(guī)范對比比中國規(guī)范的的彎矩增增大系數(shù)數(shù)是由曲曲率表達達式來確確定的，美美國規(guī)范范采用軸軸力表達達式來確確定，但但偏心距距增大系系數(shù)的軸軸力表達達式和曲曲率表達達式是同同義的。由由于兩者者對有側(cè)側(cè)移框架架柱二階階效應(yīng)問問題的處處理手法法不同，采采用偏心心距增大大系數(shù)的的方法計計算出的的考慮二二階效應(yīng)應(yīng)后的柱柱控制截截面彎矩矩就可能能出現(xiàn)或或大或小小的差異異。需要要指出的的是，二二階效應(yīng)應(yīng)是一個個與結(jié)構(gòu)構(gòu)整體受受力密切切相關(guān)的的問題，只只有從結(jié)結(jié)構(gòu)整體體受力特特征出發(fā)發(fā)才能把把握二階階

32、效應(yīng)的的影響。另外，有側(cè)側(cè)移框架架柱考慮慮二階效效應(yīng)后導(dǎo)導(dǎo)致的柱柱端彎矩矩增大也也將使與與之相連連的梁端端彎矩相相應(yīng)增大大。柱的的受壓承承載力受受其兩端端梁的影影響很大大。當(dāng)塑塑性鉸在在梁中形形成后，柱柱端受約約束的程程度也會會減少，從從而導(dǎo)致致柱的承承載力會會急劇降降低。因因此美國國規(guī)范建建議在在在梁端正正截面承承載力計計算中，應(yīng)應(yīng)按節(jié)點點處的彎彎矩平衡衡條件考考慮由柱柱端二階階附加彎彎矩導(dǎo)致致的梁端端彎矩的的增大。中中國規(guī)范范和日本本規(guī)范中中并沒有有考慮梁梁端彎矩矩的增加加，這是是三國規(guī)規(guī)范在考考慮二階階效應(yīng)方方面的顯顯著差異異。五、混凝土土構(gòu)件斜斜截面抗抗剪承載載力計算算：與鋼筋混凝凝土

33、構(gòu)件件正截面面承載力力相比，影影響斜截截面受剪剪承載力力的因素素很多，離離散性很很大，且且迄今為為止，受受剪承載載力的計計算缺乏乏完善的的理論。目目前各國國規(guī)范的的斜截面面受剪承承載力計計算大都都采用半半理論半半經(jīng)驗的的計算公公式。鋼筋混凝土土的剪切切破壞的的實質(zhì)是是由于截截面上的的斜向主主拉應(yīng)力力超過混混凝土的的抗拉強強度所引引起的斜斜向受拉拉破壞。主主拉應(yīng)力力的大小小和方向向與作用用在截面面上的剪剪力和彎彎矩的相相對大小小有直接接密切的的關(guān)系。中國和美國國規(guī)范主主要通過過剪跨比比來反映映剪力和和彎矩的的相對大大小。=根據(jù)剪跨比比和腹筋的配配筋率的的不同，剪剪切可分分為三種種主要的的破壞形形

34、式:斜斜壓破壞壞、剪壓壓破壞和和斜拉破破壞。斜斜壓破壞壞主要發(fā)發(fā)生在腹腹筋配置置過多且且剪力大大而彎矩矩小的區(qū)區(qū)段，通通常兄1。這這種破壞壞的特征征是斜裂裂縫首先先在梁腹腹部出現(xiàn)現(xiàn)，稱為為腹剪裂裂縫，破破壞時混混凝土被被斜裂縫縫分割成成若干個個斜向短短柱而壓壓壞，此此時與斜斜裂縫相相交的腹腹筋往往往達不到到屈服強強度。當(dāng)當(dāng)剪跨比比約為11-3且且腹筋配配置適中中時，常常發(fā)生剪剪壓破壞壞。破壞壞時在剪剪彎區(qū)首首先出現(xiàn)現(xiàn)一系列列彎曲垂垂直裂縫縫，然后后裂縫斜斜向延伸伸直至破破壞，此此時與斜斜裂縫相相交的腹腹筋達到到屈服強強度，同同時剪彎彎區(qū)的混混凝土在在壓應(yīng)力力和剪應(yīng)應(yīng)力的共共同作用用下，也也達到

35、了了復(fù)合受受力的極極限強度度。當(dāng)剪剪跨比大大于3且且腹筋配配置過少少時，通通常發(fā)生生斜拉破破壞。其其特點是是當(dāng)斜裂裂縫一旦旦出現(xiàn)，與與斜裂縫縫相交的的腹筋承承受不了了原來由由混凝土土所承擔(dān)擔(dān)的拉力力，腹筋筋就會立立即屈服服而不能能限制斜斜裂縫的的開展，承承載能力力也隨之之喪失。中中國規(guī)范范和美國國規(guī)范的的斜截面面受剪承承載力計計算公式式是根據(jù)據(jù)剪壓破破壞的受受力特點點確定的的，因此此兩本規(guī)規(guī)范都通通過限制制截面的的最小尺尺寸和規(guī)規(guī)定箍筋筋的最小小配筋率率來避免免斜壓破破壞和斜斜拉破壞壞的發(fā)生生。日本規(guī)范中中沒有采采取按剪剪跨比判判定破壞壞模式，它它將截面面的抗剪剪承載力力主要分分為三部部分：只

36、只考慮混混凝土部部分貢獻獻的設(shè)計計抗剪承承載力，抗剪鋼鋼筋的設(shè)計抗抗剪承載載力以及及縱向鋼鋼筋的平平行與剪剪力的有有效應(yīng)力力分量。同同時強制制規(guī)定箍箍筋至少少承擔(dān)550%的的抗剪鋼鋼筋所承承擔(dān)的剪剪力?？箍辜翡摻罱畹挠嬎闼悴捎描扈旒芾碚撜?，并假假設(shè)桁架架中抗剪剪鋼筋屈屈服和445的的受壓角角，因此此斜截面面的抗剪剪承載力力是根據(jù)抗抗剪鋼筋筋屈服的的假定來來計算的的。實際際上，當(dāng)當(dāng)抗剪鋼鋼筋的數(shù)數(shù)量較少少時，截截面的抗抗剪承載載力可能能會遠(yuǎn)大大于計算算出的抗抗剪承載載力。但但現(xiàn)在又又沒有精精確計算算截面實實際抗剪剪承載力力的方法法，同時時剪切破破壞模式式延性不不足，日日本規(guī)范范推薦的的方法是是一

37、個比比較保守守的方法法。在截面抗剪剪強度計計算公式式中，美美國規(guī)范范和日本本規(guī)范均均未采用用混凝土土抗拉強強度來進進行計算算，這是是因為抗抗拉強度度實驗結(jié)結(jié)果的離離散性太太大。一一般認(rèn)為為混凝土土的抗拉拉強度在在0.225fc 和和0.442fc之間間。中國國規(guī)范采采用的是是混凝土土抗拉強強度，主主要考慮慮到采用用高強混混凝土，混混凝土強強度等級級變化范范圍會更更大。此此時采用用混凝土土抗壓強強度fc就不不能適應(yīng)應(yīng)新的情情況，事事實上混混凝土的的所有破破壞均是是受拉破破壞，因因此中國國規(guī)范建建議取混混凝土抗抗拉強度度進行斜斜截面抗1）中國規(guī)規(guī)范受彎構(gòu)件發(fā)發(fā)生剪切切破壞時時斜截面面的最大大承載力

38、力為：（1）當(dāng)hw/b4V0.25（2）當(dāng)hw/b6V0.2式中，c為混混凝土強強度折減減系數(shù)，當(dāng)當(dāng)混凝土土強度等等級不超超過C550時，取取c=1.0；混混凝土強強度等級級為C880時，取取c=0.8；其其間按線線性內(nèi)插插法確定定。hw為截截面腹板板高度，對對于矩形形截面，規(guī)定受彎構(gòu)構(gòu)件的受受剪截面面的限制制條件，其其目的是是首先防防止構(gòu)件件截面發(fā)發(fā)生斜壓壓破壞，其其次是限限值使用用階段的的斜裂縫縫寬度，同同時也是是構(gòu)件斜斜截面受受剪破壞壞的最大大配箍率率的條件件。中國規(guī)范抗抗剪承載載力計算算模型采采用平面面桁架模模型：上上部和下下部的縱縱向鋼筋筋起著桁桁架弦桿桿的作用用，箍筋筋起著豎豎向受

39、拉拉桿的作作用，斜斜裂縫間間的混凝凝土則相相當(dāng)于斜斜向受壓壓腹桿。圖11 平面桁桁架模型型僅配置箍筋筋時的抗抗剪承載載力(對于矩形形、T型型和I形截面受受彎構(gòu)件件) vVcs=V式中Vcs為構(gòu)件件的斜截截面上混混凝土和和箍筋的的受剪承承載力設(shè)設(shè)計值；Vp為預(yù)加加力所提提高的構(gòu)構(gòu)件受剪剪承載力力設(shè)計值值。cv為斜斜截面混混凝土受受剪承載載力系數(shù)數(shù)，對于于一般的的受彎構(gòu)構(gòu)件取0.77；對于于集中荷荷載作用用下的獨獨立梁取取，當(dāng)小于于1.55時取1.5， 大于于3既配置箍筋筋又配置置彎筋時時的抗剪剪承載力力：v式中的系數(shù)數(shù)0.88,是考考慮到在在配置彎彎起鋼筋筋時，裂裂縫不能能與混凝凝土充分分相交而

40、而使得彎彎起鋼筋筋不能充充分發(fā)揮揮作用的的折減系系數(shù)。2)美國規(guī)規(guī)范美國規(guī)范采采用桁架架比擬法法來計算算構(gòu)件承承載力。圖12 比擬桁桁架模型型在美國規(guī)范范中，考考慮到剪剪切破壞壞的突然然性及其其試驗結(jié)結(jié)果的離離散性，抗剪承載力折減系數(shù)功取為0.85。對于有腹筋構(gòu)件，剪力由混凝土和腹筋共同承擔(dān)，即：V式中，Vc為混混凝土部部分提供供的名義義抗剪強強度，Vs是是由抗剪剪鋼筋部部分所提提供的名名義抗混凝土部分分提供的的名義抗抗剪強度度Vc一般計計算方法當(dāng)構(gòu)件只承承受剪力力和彎矩矩時：V當(dāng)構(gòu)件除了了承擔(dān)彎彎矩和剪剪力，還還承擔(dān)軸軸力時：V混凝土部分分提供的的名義抗抗剪強度度Vc的細(xì)致致計算方方法：（1

41、）當(dāng)構(gòu)構(gòu)件只承承受剪力力和彎矩矩時：V且 V此時Vud/Mu應(yīng)取為為不大于于1.00，其中中Mu在所考考慮的截截面中與與Vu同時出出現(xiàn)。上上式是無無抗剪配配筋構(gòu)件件抗剪強強度的基基本表達達式?？煽梢钥闯龀錾鲜街兄械?個變量量，即fc（作作為混凝凝土抗拉拉強度的的度量手手段）、w和Vud/Mu會影響抗剪強度，盡管一些研究數(shù)據(jù)表明，上式高估了（2）當(dāng)構(gòu)構(gòu)件除了了承擔(dān)彎彎矩和剪剪力，還還承擔(dān)軸軸力時：此時不再對對Vud/Mu進行限限值，但但應(yīng)以MM但Vc應(yīng)不大于V（3）當(dāng)構(gòu)構(gòu)件承擔(dān)擔(dān)較大的的軸力時時：V此時Vc不應(yīng)小小于0，且且當(dāng)軸力力為拉力力時，Nu取取為負(fù)值值。公式式中Nu/Ag單位位應(yīng)該抗剪鋼

42、筋部部分提供供的名義義抗剪強強度Vs為：（1）當(dāng)抗抗剪鋼筋筋垂直于于構(gòu)件軸軸線時,V（2）當(dāng)抗抗剪鋼筋筋不垂直直于構(gòu)件件軸線時時,V（3）當(dāng)抗抗剪配筋筋由單根根彎起鋼鋼筋或在在距支座座相同距距離處彎彎起的單單排多根根平行的的彎起鋼鋼筋組成成時，V大量試驗表表明，在在斜裂縫縫形成前前腹筋凡凡乎沒有有應(yīng)力。因因此，美美國規(guī)范范和中國國規(guī)范都都將產(chǎn)生生斜裂縫縫時的剪剪力(開開裂剪力力)Vcr作為為混凝土土的設(shè)計計抗剪承承載力。當(dāng)當(dāng)設(shè)計剪剪力小于于12Vcr時，美美國規(guī)范范認(rèn)為可可以在截截面設(shè)計計中忽略略剪力的的作用，而而中國規(guī)規(guī)范認(rèn)為為只有在在剪扭共共同作用用下，當(dāng)當(dāng)設(shè)計剪剪力小于于12Vcr在美國

43、規(guī)范范中，當(dāng)當(dāng)荷載作作用在梁梁的項部部，且支支撐梁的的柱承受受壓力時時，位于于距支座座邊緣h0(h0為梁的的有效截截面高度度)以內(nèi)內(nèi)的截面面，可取取距支座座邊緣h0處處截面的的剪力Vu進進行設(shè)計計。這是是因為在在這種情情況下，作作用在距距支座邊邊緣h0以內(nèi)內(nèi)的梁上上荷載直直接由斜斜裂縫以以上的受受壓腹板板傳遞給給支座。但但是，如如果在此此范圍內(nèi)內(nèi)作用有有集中荷荷載時，會會在此距距離內(nèi)引引起剪力力的突變變。此時時計算截截面應(yīng)按按實際剪剪力進行行承載力力計算。在在中國規(guī)規(guī)范中，所所有計算算截面都都按實際際剪力進進行承載載力計算算。這是是兩本規(guī)規(guī)范在斜斜截面抗抗剪承載載力計算3)日本規(guī)規(guī)范日本規(guī)范對

44、對梁、柱柱的受剪剪承載力力計算, 采用了了目前世世界上為為數(shù)不多多的力學(xué)學(xué)模式分分桁方法。該該模式由由桁架模型型和拱模模型組成成。（1）桁架架模型桁架模型的的基本單單元下圖圖所示。根根據(jù)下圖圖的桁架架模型概概念, 把縱筋筋和箍筋筋視為拉桿和和壓桿, 混凝凝土視為為斜壓腹腹桿。水水平方向向的 CC 表示示混凝土土壓力或或縱筋的的壓力,水平方方向的TT 表示示縱筋拉拉力, 垂直方方向的TT表示箍箍筋拉力力。實際際斜向壓壓力C 和垂直直方向的的拉力TT, 是是分布傳傳遞的。圖13 桁架模模型（2）拱模模型按照桁架模模型建立立的抗剪剪強度, 隨著著箍筋配配筋率的的減小而而降低, 當(dāng)無無箍筋時時抗剪強強

45、度為零零, 顯然然這是不不合理的的。也就就是說,桁架模模型中沒沒有考慮慮混凝土土的抗剪剪能力。在在桁架模模型中, 混凝凝土受到到的斜向向壓力 c1 可以以根據(jù)平平衡條件件由箍筋筋受到的的拉力求求得。但但是, 桁架模模型的混混凝土斜斜向壓力力 c1 要比混混凝土的的有效強強度小。為為此, 引人拱拱模型的的概念, 求出出拱模型型中混凝凝土的斜斜向壓力力 c2 ?；炷劣行姸萩 由由桁架模模型中混混凝土的的斜向壓壓力 c1 和拱拱模型中中混凝土土的斜向向壓力c2 。二部分分組成。拱拱模型概概念下圖圖所示。這這里, 把混凝凝土視為為斜壓桿桿, 斜向向的C 表示混混凝土壓壓力, 水平方方向的TT

46、圖14 拱模型型日本規(guī)范中中采用的的桁架一一拱模型型和梁柱柱的受剪剪承載力力計算公公式具有有力學(xué)概概念明確確,理論推推導(dǎo)嚴(yán)密密的特點點。在用用桁架一一拱模型型描述混混凝土受受壓機理理, 處理理諸因素素對混凝凝土抗壓壓強度的的影響方方面有獨獨特的分分析和理理論。受剪承載力力計算公公式如下下：V式中，Vcd為只只考慮混混凝土部部分貢獻獻的設(shè)計計抗剪承承載力；Vsd為抗剪剪鋼筋的的設(shè)計抗抗剪承載載力；Vped為縱向鋼鋼筋的平平行與剪剪力的有有效應(yīng)力力分量。構(gòu)件混凝土土部分所所貢獻的的抗剪強強度為：V其中： fvcd=抗剪鋼筋貢貢獻的受受剪承載載力為：V縱向鋼筋的的平行與與剪力的的有效應(yīng)應(yīng)力分量量：V

47、六、構(gòu)件受受扭承載載力對比比：影響混凝土土構(gòu)件受受扭承載載力的因因素較多多，且破破壞形態(tài)態(tài)復(fù)雜。目目前對混混凝土構(gòu)構(gòu)件受扭扭機理的的認(rèn)識尚尚不完善善，至今今尚未形形成一套套完整的的理論體體系?，F(xiàn)現(xiàn)行各國國設(shè)計規(guī)規(guī)范大多多采用半半理論、半半經(jīng)驗的的計算公公式。開裂扭矩1）中國規(guī)規(guī)范我國規(guī)范為為使用方方便，構(gòu)構(gòu)件的開開裂扭矩矩近似采采用理想想彈塑性性材料的的應(yīng)力分分布圖形形進行計計算，但但對混凝凝土抗拉拉強度進進行適當(dāng)當(dāng)降低，構(gòu)構(gòu)件開裂裂扭矩計計算公式式為：Tcr式中Wt為截面面受扭塑塑性抵抗抗矩，其其取值與與截面形形狀與尺尺寸有關(guān)關(guān)，對矩矩形截面面Wt=b2(3h-b)/6,其中中，b為為截面短

48、短邊尺寸寸，h為為截面長長邊尺寸寸；ft為2）美國規(guī)規(guī)范美國規(guī)范，采采用以薄薄壁管為為基礎(chǔ)的的模型，構(gòu)構(gòu)件的開開裂扭矩矩按下式式計算：T考慮強度降降低系數(shù)數(shù)后為;T式中為與混混凝土容容重有關(guān)關(guān)的調(diào)節(jié)節(jié)系數(shù)，普普通混凝凝土取11；fc為混混凝土的的規(guī)定抗抗壓強度度；Acp為混混凝土橫橫截面外外周邊包包圍的面面積；Pcp為為混凝土土橫截面面的外3)日本規(guī)規(guī)范日本規(guī)范，對于開裂扭矩的計算公式采用彈性理論推導(dǎo)，同時考慮了軸向力的作用影響MMtcd開裂扭矩；nt軸向壓壓力影響響因子；Kt扭轉(zhuǎn)系系數(shù)，推推導(dǎo)采用用彈性力力學(xué)理論論；ftd混凝凝土的設(shè)設(shè)計受2.受扭承承載力的的計算關(guān)于鋼筋混混凝土構(gòu)構(gòu)件的抗抗

49、扭機理理主要有有兩種：變角空空間桁架架模型計計算理論論和斜彎彎破壞的的極限平平衡理論論。因為為變角空空間桁架架理論更更容易計計算，所所以規(guī)范范多采用用變角空空間桁架架理論推推導(dǎo)承載載力的計計算公式式。 1）美美國規(guī)范范美國規(guī)范規(guī)規(guī)定，若若需求強強度大于于1/44的開裂裂扭矩，即即滿足：T 截面的的設(shè)計應(yīng)應(yīng)以下式式為依據(jù)據(jù)：T 式中Tn為為名義抗抗扭強度度，美國國規(guī)范采采用變角角度空間間桁架模模型，按按下式計T 用于抗抗扭的縱縱向配筋筋附加截截面面積積Al應(yīng)不小A 式中A0為為剪力流流路徑所所包圍的的毛截面面面積，經(jīng)經(jīng)分析確確定，可可取A0=0.85Aoh, Aoh為最外外圈封閉閉式橫向向抗扭配

50、配筋中心心線所包包圍的面面積；At為為在間距距s內(nèi)單肢肢封閉抗抗扭箍筋筋的截面面積；Ph為為最外圈圈封閉式式橫向抗抗扭配筋筋中線的的周長；s為橫橫向配筋筋中到中中距離；fyt為橫向向配筋的的屈服強強度；fy為為受扭縱縱筋的規(guī)規(guī)定屈服服強度；為斜壓壓桿的傾傾角，302）中國規(guī)規(guī)范我國規(guī)范規(guī)規(guī)定矩形形截面純純扭構(gòu)件件的受扭扭承載力力計算公公式為：T=式中為受扭扭的縱向向普通筋筋與箍筋筋的配筋筋強度比比值0.61.7；Astl為受扭扭計算中中取對稱稱布置的的全部縱縱向普通通鋼筋截截面面積積；Ast1為受受扭計算算中沿截截面周邊邊配置的的箍筋單單肢截面面面積；fy為受扭扭縱筋的的抗拉強強度設(shè)計計值；A

51、cor為為截面核核心部分分的面積積；u 33）日本本規(guī)范日本規(guī)范規(guī)規(guī)定：抗抗扭構(gòu)件件的承載載力的計計算基于于空間桁桁架理論論，按下下式計算算Mqq式中Am為有效效抗扭面面積；Atl抗抗扭縱筋筋截面積積；Atw抗扭扭箍筋單單肢的截截面積；fwd， fld分別是是抗扭箍箍筋，抗抗扭縱筋筋的設(shè)計計屈服應(yīng)應(yīng)力代表表值；uu為截面面核心部部分的周對比各國規(guī)規(guī)范看出出，因為為抗扭構(gòu)構(gòu)件的機機理的研研究不夠夠成熟，因因此各國國規(guī)范中中的結(jié)構(gòu)構(gòu)與具體體參數(shù)取取值很大大程度上上基于實實驗數(shù)據(jù)據(jù)得出，各各國規(guī)范范的抗扭扭公式差差別較大大。 3.截面面限制條條件為保證抗扭扭構(gòu)件在在破壞前前不被壓壓碎，因因此規(guī)范范中

52、對于于抗扭構(gòu)構(gòu)件的截截面積提提出了限限制要求求。 1）中中國規(guī)范范 我國國規(guī)范的的條文規(guī)規(guī)定：T 當(dāng)式式中hw/b4時，取取k1=0.2，當(dāng)hw/b=6時，取取k1=0.16，當(dāng)4h 22）美國國規(guī)范 美國國規(guī)范對對純扭構(gòu)構(gòu)件截面面尺寸限限制條件件未做明明確的規(guī)規(guī)定，本本文中，對對于純扭扭構(gòu)件，不不考慮建建立，將將美國規(guī)規(guī)范中剪剪扭構(gòu)件件的截面面尺寸進進行改寫寫，得到到實心構(gòu)構(gòu)件的純純扭構(gòu)件件，截面面尺寸應(yīng)應(yīng)滿足：T 33）日本本規(guī)范 日本規(guī)范范為避免免混凝土土壓碎，提提出了明明確的公公式：Mf七彎矩、剪剪力和扭扭矩共同同作用時時的承載載力實驗說明：在彎矩矩、剪力力和扭矩矩共同作作用下，當(dāng)當(dāng)鋼

53、筋配配置適當(dāng)當(dāng)時，構(gòu)構(gòu)件可能能在上部部側(cè)壁、后后部側(cè)壁壁（扭矩矩和剪力力產(chǎn)生的的剪力流流反向）及及下部側(cè)側(cè)壁內(nèi)發(fā)發(fā)生受壓壓塑性鉸鉸線的三三種空間間截面的的破壞形形態(tài)。在在破壞時時，非受受壓塑性性鉸線的的三個側(cè)側(cè)壁內(nèi)的的縱筋和和箍筋應(yīng)應(yīng)力均可可達到屈屈服強度度，而受受壓塑性性鉸線的的側(cè)壁縱縱筋和箍箍筋應(yīng)力力一般未未達到屈屈服強度度。由靜力平衡衡條件，可可求得三三個破壞壞形態(tài)的的承載里里相關(guān)方方程如下下M-為頂部、底底部縱筋筋配筋強強度比；M0為構(gòu)件件受純彎彎時的承承載力；V0，T0為按變變角空間間桁架模模型求出出構(gòu)件受受純剪及及純扭時1.彎曲與與扭轉(zhuǎn)的的耦合作作用由上面的理理論可得得當(dāng)縱筋的屈屈

54、服發(fā)生生在彎曲曲受拉邊邊時，T當(dāng)縱筋的屈屈服發(fā)生生在彎曲曲受壓邊邊時，Tr=縱筋的屈服服發(fā)生在在彎曲手手拉邊或或受壓邊邊做出的的相關(guān)曲曲線如圖圖4.11所示。在在受壓鋼鋼筋受拉拉屈服的的區(qū)段，彎彎矩的增增加能減減小受壓壓鋼筋所所受的拉拉力，從從而能延延緩受壓壓鋼筋的的受拉屈屈服，使使受扭承承載力得得到提高高。在受受拉鋼筋筋屈服的的區(qū)段，彎彎矩的增增加只會會加速受受拉筋的的屈服，從從而減小小抗扭承承載力。顯顯然，這這些關(guān)系系都是在在破壞始始于鋼筋筋屈服的的條件下下導(dǎo)出的的。因此此，構(gòu)件件的截面面不能太太小或者者配筋不不能太多多，以保保證鋼筋筋屈服前前混凝土土不至于于壓壞。圖15 彎扭承載力相關(guān)圖

55、各國規(guī)范推推到公式式時均基基于上述述原理，但但具體做做法略圖15 彎扭承載力相關(guān)圖中、美規(guī)范范規(guī)定，在在彎矩與與扭矩共共同作用用下的構(gòu)構(gòu)件，可可以分別別按受彎彎和單純純受扭的的承載力力計算公公式計算算配筋，然然后將兩兩部分的的配筋數(shù)數(shù)量進行行疊加。這這樣計算算簡便，實實際上隱隱含地考考慮了兩兩者的相相關(guān)性，結(jié)結(jié)果是令令人滿意意的。日本規(guī)范充充分考慮慮了彎矩矩與扭矩矩的相互互影響，特別考慮了不對稱配筋時對彎扭相關(guān)曲線形狀的影響。對于設(shè)計公式作出如下具體規(guī)定：當(dāng)MudMud且當(dāng)MudM當(dāng)MudMtu min為Mtyd與Mtcud中的較較小值；Md為設(shè)計計彎矩；Mud為構(gòu)件件放置在在受拉側(cè)側(cè)的縱筋筋所提供供的抗彎彎承載力力的絕對對值；Mud為為構(gòu)件放放置在受受壓側(cè)的的縱筋所所提供的 2.剪力力與扭矩矩共同作作用時其其承載力力的相互互影響同時受剪力力和扭矩矩作用的的構(gòu)件，其其承載力力中的剪剪力或扭扭矩值均均低于剪剪力和扭扭矩單獨獨作用時時的承載載力，這這是由于于這兩者者共同作作用時，有有一個側(cè)側(cè)面的應(yīng)應(yīng)力是疊疊加的。理理論分析析及試驗驗均表明明，矩形形截面無無腹筋梁梁在扭矩矩和剪力力作用下下，其無無量綱參參數(shù)TcTco