中美日混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范構(gòu)件承載力的比較

中、美、日混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)有腹筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，比較中國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）、美國(guó)《BuildingCodeRequirementsforStructuralConcreteandCommentary》（ACI318-11）、日本《StandardSpecificationsforConcreteStructure-2007Design》（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(jì)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。文中的設(shè)計(jì)專用術(shù)語(yǔ)主要依據(jù)中國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)美日混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中翻譯不確定的地方，仍然保留原規(guī)范（美日規(guī)范）中的術(shù)語(yǔ)。二、設(shè)計(jì)表達(dá)式1）中國(guó)規(guī)范我國(guó)規(guī)范，采用基于概率理論的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法，以分項(xiàng)系數(shù)的形式表達(dá)，其表達(dá)式為：γ式中：γs為作用效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；Sk為作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；γR為結(jié)構(gòu)抗力分項(xiàng)系數(shù)；Rk為結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值;fc,k為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fy,k為鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；γc為混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，取γc2）美國(guó)規(guī)范美國(guó)規(guī)范采用的是基于概率理論的荷載-抗力系數(shù)的設(shè)計(jì)方法，其表達(dá)式為：W式中：Wu為荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值；Rn為結(jié)構(gòu)抗力標(biāo)準(zhǔn)值，由材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算確定；3）日本規(guī)范日本規(guī)范采用的是考慮結(jié)構(gòu)安全因子的設(shè)計(jì)方法，其表達(dá)式為:γ式中Sd為構(gòu)件的設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)，γi為結(jié)構(gòu)影響系數(shù)，Rd為構(gòu)件抗力設(shè)計(jì)值。中國(guó)規(guī)范中的Rk/γR與美國(guó)規(guī)范中的φRn以及日本規(guī)范中的γiSd在概念上是一致的。但我國(guó)規(guī)范將抗力分項(xiàng)系數(shù)γR分解為混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)γc和鋼筋材料分項(xiàng)系數(shù)γs,并根據(jù)基于概率理論的可靠度方法得到分項(xiàng)系數(shù)γc=1.4和γ(1)材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的離散性;(2)結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)計(jì)算表達(dá)式的不準(zhǔn)確性;(3)構(gòu)件的延性需求與所需可靠度要求的差異;(4)構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的重要性。三國(guó)規(guī)范的設(shè)計(jì)公式，在形式上雖有差別，實(shí)質(zhì)上都是要求結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力大于預(yù)期中結(jié)構(gòu)所要承受的荷載效應(yīng)，來(lái)保障結(jié)構(gòu)的安全性。三、構(gòu)件受彎設(shè)計(jì)承載力的比較1.受彎承載力設(shè)計(jì)假定的比較1）平截面假定：三國(guó)規(guī)范中都明確提出了彎曲前的平截面在彎曲后仍保持平面。大量的鋼筋混凝土構(gòu)件試驗(yàn)表明，只要混凝土和鋼筋之間保持著良好的粘結(jié)，則在直至彎曲破壞為止的各個(gè)加載階段中，這項(xiàng)假定都是很接近于正確的。在混凝土受壓區(qū)，這項(xiàng)假定肯定是準(zhǔn)確的。在混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)一條裂縫意味著鋼筋與周圍混凝土之間產(chǎn)生了一些滑移，而這也就表示這項(xiàng)假定對(duì)裂縫附近的混凝土不是完全適用的。不過(guò)，如果用包含有幾條裂縫的標(biāo)距長(zhǎng)度來(lái)測(cè)定混凝土應(yīng)變，就會(huì)發(fā)現(xiàn)貝努里法則對(duì)這樣得出的平均拉應(yīng)變是適用的。但這個(gè)假定在深梁或高剪力區(qū)內(nèi)就不適用了。不考慮混凝土的抗拉強(qiáng)度三國(guó)規(guī)范都明確提出了在正截面設(shè)計(jì)時(shí)忽略混凝土的抗拉強(qiáng)度。這項(xiàng)假定幾乎是完全正確的，因?yàn)樵诰o靠中和軸下面的混凝土中存在的任何拉應(yīng)力都是很小的，而且內(nèi)力臂也非常小。（1）中國(guó)規(guī)范當(dāng)εc≤當(dāng)ε0<σn=2?εεcu式中，n≤2.0，ε0≥0.002（2）美國(guó)規(guī)范美國(guó)ACI規(guī)范中并未明確規(guī)定混凝土的受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，認(rèn)為只要假定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在強(qiáng)度計(jì)算上能與多次綜合實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相符合，能可靠地預(yù)測(cè)構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度。一般采用雙直線、拋物線和拋物線組合曲線。而且美國(guó)ACI規(guī)范中只是假定了構(gòu)件達(dá)到抗彎強(qiáng)度時(shí)，邊緣受壓纖維處的混凝土應(yīng)變?nèi)?.003，對(duì)峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?（3）日本規(guī)范當(dāng)εcσckk當(dāng)0.002<εσε0.0025≤圖2.混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（日本規(guī)范）從圖1.1~圖1.2可以看出，中日規(guī)范中混凝土受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系基本一致，當(dāng)εc≤ε中日規(guī)范考慮了混凝土強(qiáng)度對(duì)受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響（主要是考慮混凝土隨混凝土強(qiáng)度增大而越脆），而美國(guó)規(guī)范沒(méi)有；其中，日本規(guī)范只考慮了受彎構(gòu)件混凝土能達(dá)到的最大壓應(yīng)力和極限壓應(yīng)變的影響，而中國(guó)規(guī)范還考慮了高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度對(duì)εc≤ε三國(guó)規(guī)范對(duì)于峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?和極限壓應(yīng)變?chǔ)疟?.1中美日三國(guó)規(guī)范ε0和εεεGB50010--20100.002+0.5(0.0033?(ACI318--11—0.003JGC150.002155?注：GB50010-2010中，當(dāng)ε0<0.002時(shí)，取ε0=0.002；當(dāng)εcu>0.0033時(shí)，取εcu=0.0033。JGC15中，當(dāng)由表1.1可以看出，對(duì)于C50以下混凝土，中美日三國(guó)規(guī)范對(duì)ε0和εcu取值均沒(méi)有折減，所以ε0實(shí)際上，應(yīng)用中日規(guī)范中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行計(jì)算是相當(dāng)繁瑣的。從承載力角度看，確定受壓區(qū)的實(shí)際應(yīng)力分布圖形的意義并不大，所以可以把實(shí)際的復(fù)雜應(yīng)力分布，用一個(gè)假想的某種簡(jiǎn)單的幾何圖形來(lái)表示。中美日規(guī)范中均采用了等效矩形應(yīng)力分布，其中關(guān)于應(yīng)力不均勻系數(shù)α1和等效應(yīng)力高度系數(shù)β表1.2中美日三國(guó)規(guī)范α1和βαβGB50010--20101.0?0.06(0.8?0.06(ACI318--111.01.05?0.05JGC151?0.0030.52+80注：GB50010-2010中，當(dāng)α1<0.94時(shí)，取α1=0.94；當(dāng)α1>1.0時(shí)，取α1=1.0；當(dāng)β1<0.74時(shí)，取β1=0.74；當(dāng)β1>0.8時(shí)，取β1=0.8。ACI318-11中，當(dāng)β1<0.65時(shí)，取β1從表1.2可以看出，對(duì)不同強(qiáng)度混凝土，ACI318-11均取其應(yīng)力不均勻系數(shù)α1=1.0，而GB50010-2010和JGC15中應(yīng)力不均勻系數(shù)α1的取值考慮了混凝土強(qiáng)度的影響。另外，ACI318-11中等效應(yīng)力高度系數(shù)β1的取值范圍為0.65~0.85，JGC15中等效應(yīng)力高度系數(shù)β1的取值范圍為0.72~0.8，我國(guó)規(guī)范GB50010-2010中等效應(yīng)力高度系數(shù)三國(guó)規(guī)范受彎承載力均采用基于平截面假定的等效矩形圖形計(jì)算方法，因?yàn)閷?duì)混凝土材料的不同假設(shè)，計(jì)算等效矩形圖以及計(jì)算系數(shù)略有不同，具體取法如下圖：（a）我國(guó)規(guī)范（b）美國(guó)規(guī)范（c）日本規(guī)范圖3正截面受彎承載力計(jì)算簡(jiǎn)圖3）縱向鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系規(guī)定三國(guó)規(guī)范中鋼筋應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系一致，均采用雙線性模型。我國(guó)規(guī)范縱向受拉鋼筋的極限拉應(yīng)變?nèi)?.01，而美國(guó)規(guī)范和日本規(guī)范中并沒(méi)有關(guān)于縱向受拉鋼筋極限拉應(yīng)變的要求。關(guān)于鋼筋應(yīng)變的這種限制幾乎沒(méi)有對(duì)計(jì)算出的抗彎強(qiáng)度的大小造成什么差異，但卻能限制對(duì)一個(gè)構(gòu)件所計(jì)算出的可資利用的極限變形。鑒于鋼筋的極限應(yīng)變遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.01，就難以看出這種限制的必要性。2．最大與最小配筋率的限制（1）中國(guó)規(guī)范對(duì)于最大配筋率，中國(guó)規(guī)范通過(guò)控制混凝土相對(duì)受壓區(qū)高度ξ不超過(guò)其相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξbρξ對(duì)于最小配筋率的限制，按實(shí)際Mcrρ實(shí)際應(yīng)用中，中國(guó)規(guī)范為保證開(kāi)裂后，鋼筋不會(huì)立即被拉斷，對(duì)最小配筋率的數(shù)值略做放大得ρ=且式中計(jì)算ρ時(shí)將?0換成?對(duì)T型截面或工字型截面，梁受拉鋼筋的配筋率是按全截面面積扣除受壓翼緣面積bf'（2）美國(guó)規(guī)范美國(guó)規(guī)范中無(wú)相對(duì)受壓區(qū)高度的概念，但是有平衡配筋率的概念，且平衡配筋率的表達(dá)式與中國(guó)規(guī)范的表達(dá)式大致相同。其形式如下：ρ而美國(guó)規(guī)范規(guī)定對(duì)于非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件和同時(shí)有小于0.10fc'2002年的美國(guó)規(guī)范為了保證所有的梁在即將破壞時(shí)不僅具有希望的能夠發(fā)出明顯警告的特征，而且在破壞時(shí)還具有適當(dāng)?shù)难有?，建議在單筋梁中受拉鋼筋的面積不要超過(guò)平衡破壞時(shí)鋼筋面積的0.75倍。即：ρ此時(shí)計(jì)算出的最外排受拉鋼筋的拉應(yīng)變?yōu)?.00376，故所建議的限制條件0.004稍偏安全。為防止少筋破壞美國(guó)規(guī)范得到的配筋率也是根據(jù)把按素混凝土截面的抗折模量算得的截面開(kāi)裂彎矩與按鋼筋混凝土截面算得得抗彎強(qiáng)度取成相等的條件而求得的。A即ρ（3）日本規(guī)范為了避免受彎構(gòu)件截面配筋過(guò)多以及截面出現(xiàn)超筋破壞，因此截面最大配筋率的取值應(yīng)和平衡配筋率有關(guān)。平衡配筋率應(yīng)按下式計(jì)算：p其中，方程中的系數(shù)α為一個(gè)近似值：α=0.88?0.004此時(shí)截面所配置的縱向受拉鋼筋不應(yīng)超過(guò)平衡破壞時(shí)的所需鋼筋的75%。受彎構(gòu)件的縱向受拉鋼筋最少配筋率不應(yīng)該少于0.2%，對(duì)于T形截面縱向受拉鋼筋配筋不應(yīng)該少于有效混凝土截面的0.3%。同時(shí)為了避免受彎構(gòu)件的脆性破壞，最小配筋率應(yīng)同時(shí)滿足下面的公式：p3.T形梁有效翼緣寬度的對(duì)比（1）美國(guó)混凝土規(guī)范建議的有效翼緣寬度：對(duì)于對(duì)稱T形梁，不超過(guò)梁跨度的1/4，而且翼緣內(nèi)肋部向每側(cè)挑出的長(zhǎng)度不得超過(guò)8倍板厚或者相鄰一根梁的一半凈距。對(duì)于僅在一側(cè)有翼緣的梁(倒L型)，挑出翼緣的有效寬度不得超過(guò)梁跨的1/12，或6倍板厚，或到相鄰的一根梁的一半凈距。（2）中國(guó)混凝土規(guī)范建議的有效翼緣寬度對(duì)于對(duì)稱T形梁，不超過(guò)梁跨度的1/3，而且翼緣內(nèi)肋部向每側(cè)挑出的長(zhǎng)度不得超過(guò)6倍板厚(板厚小于梁截面有效高度的1/10時(shí))或者相鄰一根梁的一半凈距。對(duì)于僅在一側(cè)有翼緣的梁，挑出翼緣的有效寬度不得超過(guò)梁跨的1/6，或5倍板厚(板厚小于梁截面有效高度的1/10時(shí))，或到相鄰的一根梁的一半凈距。（3）日本混凝土規(guī)范建議的有效受壓翼緣寬度：對(duì)于兩側(cè)有翼緣的梁，有效受壓翼緣寬度計(jì)算公式為：b式中，be不應(yīng)該超過(guò)兩側(cè)板中心線之間的距離。對(duì)于單側(cè)有翼緣的梁，有效受壓翼緣寬度計(jì)算公式為：b式中，be不應(yīng)該超過(guò)b以上兩式中，l應(yīng)該采用簡(jiǎn)支梁的凈跨長(zhǎng)，連續(xù)梁中兩個(gè)反彎點(diǎn)之間的距離或者是懸臂梁中凈跨的2倍。bs圖4日本規(guī)范中T型梁的有效受壓翼緣四、構(gòu)件受軸壓承載力的比較1.受壓短柱的軸心正截面抗壓承載力對(duì)比（1）中國(guó)規(guī)范建議：鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)配置一般箍筋時(shí)，正截面受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：N≤0.9φ式中，N為軸向受壓設(shè)計(jì)值；φ為構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)。fc混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A為構(gòu)件截面面積，當(dāng)縱向普通鋼筋的配筋率大于3%時(shí)，A用（A-As'鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)配置了螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋時(shí)，其正截面受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：N≤0.9A式中，N為軸向受壓設(shè)計(jì)值；Acor為構(gòu)件的核心截面面積，取間接鋼筋內(nèi)表面范圍內(nèi)的混凝土截面面積；ASS0為螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的換算截面面積；dcor我們可以看出配置螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋的混凝土構(gòu)件受壓承載力計(jì)算公式中不包含穩(wěn)定系數(shù)φ，規(guī)范規(guī)定當(dāng)l0同時(shí)考慮到軸心受壓構(gòu)件的延性相比偏心受壓構(gòu)件較差，為保證軸心受壓構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件的安全水平相接近，公式的右端乘以0.9的折減系數(shù)，以計(jì)算軸壓構(gòu)件的承載力。（2）美國(guó)規(guī)范建議:對(duì)于配有螺旋箍筋的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件或組合構(gòu)件：?對(duì)于配有一般箍筋的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件：?規(guī)范通過(guò)把一個(gè)軸心受壓截面的設(shè)計(jì)軸向強(qiáng)度限制為標(biāo)稱強(qiáng)度的85％或80％來(lái)考慮受壓構(gòu)件中的偶然偏心的影響，以及承認(rèn)混凝土在持續(xù)高荷載下的強(qiáng)度有可能小于fc。限制一個(gè)受壓構(gòu)件的最大設(shè)計(jì)軸向強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)最小偏心距的考慮。這兩個(gè)百分率值接近于早期規(guī)范對(duì)配置螺旋箍筋的構(gòu)件和配置一般箍筋的構(gòu)件分別規(guī)定的偏心距與截面高度之比為0.05和0.10(3)日本規(guī)范建議:鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)配置一般箍筋時(shí)，正截面受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：N鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)配置了螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋時(shí)，其正截面受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：N以上兩式中Ac為混凝土截面面積；Ae為被箍筋所包圍混凝土截面面積；Ast為縱向鋼筋總面積；Aspe為間接鋼筋的換算截面面積(Aspe=πdspAsp/s)；f2.混凝土壓彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算：1）中國(guó)規(guī)范：我國(guó)規(guī)范根據(jù)偏心距的不同主要將偏心受壓破壞形式分為大偏心受壓構(gòu)件、小偏心受壓構(gòu)件以及界限破壞三種。即當(dāng)ξ小于ξb時(shí)為大偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)ξ大于ξb時(shí)，為小偏心受壓構(gòu)件；當(dāng)ξ等于ξb時(shí)，構(gòu)件發(fā)生界限破壞。圖5矩形截面偏心受壓構(gòu)件正截面受壓承載力計(jì)算計(jì)算公式如下：N≤Ne≤e=e隨著受壓柱長(zhǎng)細(xì)比的增加，構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生不可忽視的縱向撓度，從而在構(gòu)件中會(huì)引起附加彎矩。在進(jìn)行長(zhǎng)細(xì)比較大的構(gòu)件正截面承載力計(jì)算時(shí)，彎矩應(yīng)取柱高范圍內(nèi)一階彎矩和二階彎矩之和的最大值。規(guī)范中規(guī)定對(duì)于結(jié)構(gòu)種常見(jiàn)的反彎點(diǎn)位于柱高中部的偏心受壓構(gòu)件可以不考慮p?δ效應(yīng)，因?yàn)檫@種效應(yīng)雖能增加除構(gòu)件兩端區(qū)域外的各截面的曲率和彎矩，但增大后的彎矩常常不會(huì)超過(guò)柱兩端控制截面的彎矩。對(duì)于反彎點(diǎn)不在構(gòu)件高度范圍內(nèi)，考慮p?δ效應(yīng)有可能會(huì)使桿件中部的彎矩大于構(gòu)件端部彎矩。此時(shí)應(yīng)考慮p?δ效應(yīng)的影響。此時(shí)應(yīng)有下列公式計(jì)算修正系數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)彎矩的修正：M=Cηζ對(duì)于具有相同截面尺寸、相同高度、相同配筋、相同材料強(qiáng)度但偏心距不同的構(gòu)件進(jìn)行的偏心受壓實(shí)驗(yàn)得到破壞時(shí)每個(gè)構(gòu)件所承受的不同的軸向壓力和彎矩可以得到下面的軸力-彎矩相關(guān)曲線。圖6軸力彎矩相關(guān)曲線對(duì)于短柱一般可以忽略其二階效應(yīng)的影響，而長(zhǎng)柱必須考慮橫向撓度的影響。通常將柱子分為短柱、長(zhǎng)柱和細(xì)長(zhǎng)柱。當(dāng)l0/?≤5時(shí)，屬于短柱，此時(shí)截面中由于二階效應(yīng)引起的附加彎矩平均不會(huì)超過(guò)截面一階彎矩的5%；當(dāng)l0/?為5~30時(shí)，屬于長(zhǎng)柱；當(dāng)l0考慮到偏心構(gòu)件下的軸力所產(chǎn)生的二階效應(yīng)，對(duì)于不同長(zhǎng)細(xì)比下的構(gòu)件，他們的破壞模式是不同的。下圖是不同長(zhǎng)細(xì)比對(duì)結(jié)構(gòu)軸力-彎矩耦合作用承載力的影響，其中可以看出A和B均是發(fā)生材料破壞，C是發(fā)生失穩(wěn)破壞。圖7不同長(zhǎng)細(xì)比對(duì)結(jié)構(gòu)軸力彎矩關(guān)系的影響2)美國(guó)規(guī)范：美國(guó)規(guī)范在考慮構(gòu)件的p?δ效應(yīng)時(shí)，構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度l0Q=公式表明了當(dāng)二階效應(yīng)引起的柱端附加彎矩不超過(guò)柱端一階彈性彎矩的5%時(shí)，就可以將該樓層作為無(wú)側(cè)移層。同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)下列情況時(shí)，構(gòu)件的二階效應(yīng)可以忽略：（1）無(wú)側(cè)向支撐的受壓構(gòu)件：k（2）有側(cè)向支撐的受壓構(gòu)件：k式中當(dāng)構(gòu)件為單曲率時(shí)，M1/M無(wú)側(cè)移框架柱受壓承載力計(jì)算由于無(wú)側(cè)移框架柱的側(cè)移很小，所以在軸向壓力作用下只發(fā)生縱向撓曲變形，而不發(fā)生側(cè)移。當(dāng)構(gòu)件兩端作用有同號(hào)相等的端彎矩時(shí)，考慮二階效應(yīng)后的最大彎矩作用在柱高中點(diǎn)截面。當(dāng)兩個(gè)彎矩不相等時(shí)，考慮二階效應(yīng)后彎矩最大截面將從柱高中點(diǎn)向一階較大端部彎矩M2此時(shí)彎矩修正值為：M彎矩增大系數(shù)為：δ=P同時(shí)在一般情況下，為簡(jiǎn)化計(jì)算，有效長(zhǎng)度系數(shù)可取為：k=1.0一般k值范圍在0.5~1.0之間，包含有剪力墻；包含有剪力墻或其他類型的側(cè)向支撐結(jié)構(gòu)，且其抗側(cè)剛度至少為各柱抗側(cè)剛度總和的6倍。彎矩修正系數(shù)：C為避免彎矩M2過(guò)小，故取彎矩MM有側(cè)移框架柱受壓承載力計(jì)算此時(shí)彎矩修正值為：MM彎矩增大系數(shù)為：δ當(dāng)按上式計(jì)算的δsδ此時(shí)的有效長(zhǎng)度系數(shù)K應(yīng)根據(jù)混凝土彈性模量和構(gòu)件截面慣性矩來(lái)確定。與中國(guó)規(guī)范相同，考慮到受壓構(gòu)件軸力和彎矩的耦合作用，偏心受壓構(gòu)件的軸力-彎矩相關(guān)曲線如下圖。圖8軸力彎矩相關(guān)曲線線同樣對(duì)于不同長(zhǎng)細(xì)細(xì)比的受壓構(gòu)構(gòu)件，構(gòu)件會(huì)會(huì)發(fā)生材料破破壞和失穩(wěn)破破壞，長(zhǎng)細(xì)比比對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件破壞模式的的影響。圖9長(zhǎng)細(xì)比對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件破壞模式的的影響3)日本規(guī)范：此時(shí)混凝土和鋼筋筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與受受彎構(gòu)件的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系相相一致，基本本假定保持不不變。構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)該該采用構(gòu)件的的有效與構(gòu)件件截面的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半徑之比。而而構(gòu)件的有效效長(zhǎng)度應(yīng)該由由構(gòu)件端部約約束情況來(lái)確確定。當(dāng)構(gòu)件件的端部有側(cè)側(cè)向支撐時(shí)，構(gòu)構(gòu)件的有效長(zhǎng)長(zhǎng)度可以采用用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的軸線長(zhǎng)度。當(dāng)當(dāng)構(gòu)件一端固固定一端自由由時(shí)，有效長(zhǎng)長(zhǎng)度應(yīng)采用結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件軸線線長(zhǎng)度的2倍。當(dāng)受壓柱的長(zhǎng)細(xì)比比不超過(guò)355時(shí)，可以認(rèn)認(rèn)為是短柱，同同時(shí)側(cè)向位移移的影響可以以忽略。當(dāng)受受壓柱的長(zhǎng)細(xì)細(xì)比超過(guò)355時(shí)，該受壓壓柱就應(yīng)該按按長(zhǎng)柱設(shè)計(jì)，同同時(shí)考慮側(cè)向向位移的影響響。此時(shí)應(yīng)該該根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比比、截面形狀狀、荷載類型型、端部約束束情況、材料料特性、鋼筋筋的數(shù)量和布布置、由于施施工的誤差而而引起的截面面偏心以及混混凝土的收縮縮和徐變等因因素來(lái)計(jì)算由由側(cè)向位移所所引起的二階階彎矩。當(dāng)長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)比e/hh≥10時(shí)，為了了簡(jiǎn)化計(jì)算同同時(shí)由于設(shè)計(jì)計(jì)軸力γiNd'遠(yuǎn)小于于軸心抗壓承承載力而造成成計(jì)算結(jié)果偏偏于保守的原原因，此時(shí)可可忽略設(shè)計(jì)軸軸力γiNd'的影響。但但是如果軸構(gòu)件在承受軸力和和彎矩時(shí)，它它的設(shè)計(jì)抗壓壓承載力和設(shè)設(shè)計(jì)抗彎承載載力之間的關(guān)關(guān)系曲線如下下圖所示。在在軸力和彎矩矩的共同作用用下，通過(guò)檢檢查外力對(duì)應(yīng)應(yīng)的點(diǎn)是否位位于應(yīng)力應(yīng)變變關(guān)系曲線里里面來(lái)保證構(gòu)構(gòu)件的安全。圖10軸力彎矩相關(guān)關(guān)曲線4)三國(guó)規(guī)范對(duì)比比中國(guó)規(guī)范的彎矩增增大系數(shù)是由由曲率表達(dá)式式來(lái)確定的，美美國(guó)規(guī)范采用用軸力表達(dá)式式來(lái)確定，但但偏心距增大大系數(shù)的軸力力表達(dá)式和曲曲率表達(dá)式是是同義的。由由于兩者對(duì)有有側(cè)移框架柱柱二階效應(yīng)問(wèn)問(wèn)題的處理手手法不同，采采用偏心距增增大系數(shù)的方方法計(jì)算出的的考慮二階效效應(yīng)后的柱控控制截面彎矩矩就可能出現(xiàn)現(xiàn)或大或小的的差異。需要要指出的是，二二階效應(yīng)是一一個(gè)與結(jié)構(gòu)整整體受力密切切相關(guān)的問(wèn)題題，只有從結(jié)結(jié)構(gòu)整體受力力特征出發(fā)才才能把握二階階效應(yīng)的影響響。另外，有側(cè)移框架架柱考慮二階效效應(yīng)后導(dǎo)致的的柱端彎矩增增大也將使與與之相連的梁梁端彎矩相應(yīng)應(yīng)增大。柱的的受壓承載力力受其兩端梁梁的影響很大大。當(dāng)塑性鉸鉸在梁中形成成后，柱端受受約束的程度度也會(huì)減少，從從而導(dǎo)致柱的的承載力會(huì)急急劇降低。因因此美國(guó)規(guī)范范建議在在梁梁端正截面承承載力計(jì)算中中，應(yīng)按節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處的彎矩平平衡條件考慮慮由柱端二階階附加彎矩導(dǎo)導(dǎo)致的梁端彎彎矩的增大。中中國(guó)規(guī)范和日日本規(guī)范中并并沒(méi)有考慮梁梁端彎矩的增增加，這是三三國(guó)規(guī)范在考考慮二階效應(yīng)應(yīng)方面的顯著著差異。五、混凝土構(gòu)件斜斜截面抗剪承承載力計(jì)算：：與鋼筋混凝土構(gòu)件件正截面承載載力相比，影影響斜截面受受剪承載力的的因素很多，離離散性很大，且且迄今為止，受剪承載力的計(jì)算缺乏完善的理論。目前各國(guó)規(guī)范的斜截面受剪承載力計(jì)算大都采用半理論半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算公式。鋼筋混凝土的剪切切破壞的實(shí)質(zhì)質(zhì)是由于截面面上的斜向主主拉應(yīng)力超過(guò)過(guò)混凝土的抗抗拉強(qiáng)度所引引起的斜向受受拉破壞。主主拉應(yīng)力的大大小和方向與與作用在截面面上的剪力和和彎矩的相對(duì)對(duì)大小有直接接密切的關(guān)系系。中國(guó)和美國(guó)規(guī)范主主要通過(guò)剪跨跨比來(lái)反映剪剪力和彎矩的的相對(duì)大小。λ=根據(jù)剪跨比和腹筋筋的配筋率的的不同，剪切切可分為三種種主要的破壞壞形式:斜壓壓破壞、剪壓壓破壞和斜拉拉破壞。斜壓壓破壞主要發(fā)發(fā)生在腹筋配配置過(guò)多且剪剪力大而彎矩矩小的區(qū)段，通通常兄<1。這這種破壞的特特征是斜裂縫縫首先在梁腹腹部出現(xiàn)，稱稱為腹剪裂縫縫，破壞時(shí)混混凝土被斜裂裂縫分割成若若干個(gè)斜向短短柱而壓壞，此此時(shí)與斜裂縫縫相交的腹筋筋往往達(dá)不到到屈服強(qiáng)度。當(dāng)剪跨比約為1-3且腹筋配置適中時(shí)，常發(fā)生剪壓破壞。破壞時(shí)在剪彎區(qū)首先出現(xiàn)一系列彎曲垂直裂縫，然后裂縫斜向延伸直至破壞，此時(shí)與斜裂縫相交的腹筋達(dá)到屈服強(qiáng)度，同時(shí)剪彎區(qū)的混凝土在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力的共同作用下，也達(dá)到了復(fù)合受力的極限強(qiáng)度。當(dāng)剪跨比大于3且腹筋配置過(guò)少時(shí)，通常發(fā)生斜拉破壞。其特點(diǎn)是當(dāng)斜裂縫一旦出現(xiàn)，與斜裂縫相交的腹筋承受不了原來(lái)由混凝土所承擔(dān)的拉力，腹筋就會(huì)立即屈服而不能限制斜裂縫的開(kāi)展，承載能力也隨之喪失。中國(guó)規(guī)范和美國(guó)規(guī)范的斜截面受剪承載力計(jì)算公式是根據(jù)剪壓破壞的受力特點(diǎn)確定的，因此兩本規(guī)范都通過(guò)限制截面的最小尺寸和規(guī)定箍筋的最小配筋率來(lái)避免斜壓破壞和斜拉破壞的發(fā)生。日本規(guī)范中沒(méi)有采采取按剪跨比比判定破壞模模式，它將截截面的抗剪承承載力主要分分為三部分：：只考慮混凝凝土部分貢獻(xiàn)獻(xiàn)的設(shè)計(jì)抗剪剪承載力，抗剪鋼筋的設(shè)計(jì)抗剪承承載力以及縱縱向鋼筋的平平行與剪力的的有效應(yīng)力分分量。同時(shí)強(qiáng)強(qiáng)制規(guī)定箍筋筋至少承擔(dān)550%的抗剪剪鋼筋所承擔(dān)擔(dān)的剪力?？箍辜翡摻畹挠?jì)計(jì)算采用桁架架理論，并假假設(shè)桁架中抗抗剪鋼筋屈服服和45°的的受壓角，因因此斜截面的的抗剪承載力力是根據(jù)抗剪鋼鋼筋屈服的假假定來(lái)計(jì)算的的。實(shí)際上，當(dāng)抗剪鋼筋的數(shù)量較少時(shí)，截面的抗剪承載力可能會(huì)遠(yuǎn)大于計(jì)算出的抗剪承載力。但現(xiàn)在又沒(méi)有精確計(jì)算截面實(shí)際抗剪承載力的方法，同時(shí)剪切破壞模式延性不足，日本規(guī)范推薦的方法是一個(gè)比較保守的方法。在截面抗剪強(qiáng)度計(jì)計(jì)算公式中，美美國(guó)規(guī)范和日日本規(guī)范均未未采用混凝土土抗拉強(qiáng)度來(lái)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這這是因?yàn)榭估瓘?qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果的離散性性太大。一般般認(rèn)為混凝土土的抗拉強(qiáng)度度在0.255fc'和0.442fc'之間。中中國(guó)規(guī)范采用用的是混凝土土抗拉強(qiáng)度，主主要考慮到采采用高強(qiáng)混凝凝土，混凝土土強(qiáng)度等級(jí)變變化范圍會(huì)更更大。此時(shí)采采用混凝土抗抗壓強(qiáng)度f(wàn)c'就不不能適應(yīng)新的的情況，事實(shí)實(shí)上混凝土的的所有破壞均均是受拉破壞壞，因此中國(guó)國(guó)規(guī)范建議取取混凝土抗1）中國(guó)規(guī)范受彎構(gòu)件發(fā)生剪切切破壞時(shí)斜截截面的最大承承載力為：（1）當(dāng)?wV≤0.25（2）當(dāng)?wV≤0.2式中，βc為混凝土強(qiáng)強(qiáng)度折減系數(shù)數(shù)，當(dāng)混凝土土強(qiáng)度等級(jí)不不超過(guò)C500時(shí)，取βc=11.0；混凝凝土強(qiáng)度等級(jí)級(jí)為C80時(shí)時(shí)，取βc=0..8；其間按按線性內(nèi)插法法確定。?w為截截面腹板高度度，對(duì)于矩形形截面，取規(guī)定受彎構(gòu)件的受受剪截面的限限制條件，其其目的是首先先防止構(gòu)件截截面發(fā)生斜壓壓破壞，其次次是限值使用用階段的斜裂裂縫寬度，同同時(shí)也是構(gòu)件件斜截面受剪剪破壞的最大大配箍率的條件件。中國(guó)規(guī)范抗剪承載載力計(jì)算模型型采用平面桁桁架模型：上上部和下部的的縱向鋼筋起起著桁架弦桿桿的作用，箍箍筋起著豎向向受拉桿的作作用，斜裂縫縫間的混凝土土則相當(dāng)于斜斜向受壓腹桿桿。圖11平面桁架架模型僅配置箍筋時(shí)的抗抗剪承載力(對(duì)于矩形、T型型和I形截面受彎構(gòu)構(gòu)件)v≤Vcs=V式中Vcs為構(gòu)件的斜截截面上混凝土土和箍筋的受受剪承載力設(shè)設(shè)計(jì)值；Vp為預(yù)預(yù)加力所提高高的構(gòu)件受剪剪承載力設(shè)計(jì)計(jì)值。αcv為斜截截面混凝土受受剪承載力系系數(shù)，對(duì)于一一般的受彎構(gòu)件取0.7；對(duì)于于集中荷載作作用下的獨(dú)立立梁取，當(dāng)λ小于1.5時(shí)取1.5，λ大于3既配置箍筋又配置置彎筋時(shí)的抗抗剪承載力：：v≤式中的系數(shù)0.88,是考慮到到在配置彎起起鋼筋時(shí)，裂裂縫不能與混混凝土充分相相交而使得彎彎起鋼筋不能能充分發(fā)揮作作用的折減系系數(shù)。2)美國(guó)規(guī)范美國(guó)規(guī)范采用桁架架比擬法來(lái)計(jì)計(jì)算構(gòu)件承載載力。圖12比擬桁架架模型在美國(guó)規(guī)范中，考考慮到剪切破破壞的突然性性及其試驗(yàn)結(jié)結(jié)果的離散性性，抗剪承載載力折減系數(shù)數(shù)功取為0..85。對(duì)于于有腹筋構(gòu)件件，剪力由混混凝土和腹筋筋共同承擔(dān)，即即：ΦV式中，Vc為混凝土部部分提供的名名義抗剪強(qiáng)度度，Vs是由抗剪鋼筋筋部分所提供供的名義抗混凝土部分提供的的名義抗剪強(qiáng)強(qiáng)度Vc一般計(jì)算當(dāng)構(gòu)件只承受剪力力和彎矩時(shí)：：V當(dāng)構(gòu)件除了承擔(dān)彎彎矩和剪力，還還承擔(dān)軸力時(shí)時(shí)：V混凝土部分提供的的名義抗剪強(qiáng)強(qiáng)度Vc的細(xì)致計(jì)計(jì)算方法：（1）當(dāng)構(gòu)件只承承受剪力和彎彎矩時(shí)：V且V此時(shí)Vud/Mu應(yīng)取為不大于于1.0，其其中Mu在所考慮慮的截面中與與Vu同時(shí)出現(xiàn)。上上式是無(wú)抗剪剪配筋構(gòu)件抗抗剪強(qiáng)度的基基本表達(dá)式?？煽梢钥闯錾鲜绞街械?個(gè)變量，即即λfc'（作為混凝凝土抗拉強(qiáng)度度的度量手段段）、ρw和Vud/Mu會(huì)影響抗剪剪強(qiáng)度，盡管管一些研究數(shù)數(shù)據(jù)表明，上上式高估了fc'的的影響和低估估了（2）當(dāng)構(gòu)件除了了承擔(dān)彎矩和和剪力，還承承擔(dān)軸力時(shí)：：此時(shí)不再對(duì)Vud/Mu進(jìn)行限限值，但應(yīng)以以M但VcV（3）當(dāng)構(gòu)件承擔(dān)擔(dān)較大的軸力力時(shí)：V此時(shí)Vc不應(yīng)小于0，且且當(dāng)軸力為拉拉力時(shí)，Nu取為為負(fù)值。公式式中Nu抗剪鋼筋部分提供供的名義抗剪剪強(qiáng)度Vs（1）當(dāng)抗剪鋼筋筋垂直于構(gòu)件件軸線時(shí),V（2）當(dāng)抗剪鋼筋筋不垂直于構(gòu)構(gòu)件軸線時(shí),,V（3）當(dāng)抗剪配筋筋由單根彎起起鋼筋或在距距支座相同距距離處彎起的的單排多根平平行的彎起鋼鋼筋組成時(shí)，V大量試驗(yàn)表明，在在斜裂縫形成成前腹筋凡乎乎沒(méi)有應(yīng)力。因因此，美國(guó)規(guī)規(guī)范和中國(guó)規(guī)規(guī)范都將產(chǎn)生生斜裂縫時(shí)的的剪力(開(kāi)裂裂剪力)Vcr作為為混凝土的設(shè)設(shè)計(jì)抗剪承載載力。當(dāng)設(shè)計(jì)計(jì)剪力小于12Vcr時(shí)時(shí)，美國(guó)規(guī)范范認(rèn)為可以在在截面設(shè)計(jì)中中忽略剪力的的作用，而中中國(guó)規(guī)范認(rèn)為為只有在剪扭扭共同作用下下，當(dāng)設(shè)計(jì)剪剪力小于12在美國(guó)規(guī)范中，當(dāng)當(dāng)荷載作用在在梁的項(xiàng)部，且且支撐梁的柱柱承受壓力時(shí)時(shí)，位于距支支座邊緣?0(?0為梁的有效效截面高度))以內(nèi)的截面面，可取距支支座邊緣?0處截截面的剪力Vu進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這這是因?yàn)樵谶@這種情況下，作作用在距支座座邊緣?0以內(nèi)的的梁上荷載直直接由斜裂縫縫以上的受壓壓腹板傳遞給給支座。但是是，如果在此此范圍內(nèi)作用用有集中荷載載時(shí)，會(huì)在此此距離內(nèi)引起起剪力的突變變。此時(shí)計(jì)算算截面應(yīng)按實(shí)實(shí)際剪力進(jìn)行行承載力計(jì)算算。在中國(guó)規(guī)規(guī)范中，所有有計(jì)算截面都都按實(shí)際剪力力進(jìn)行承載力力計(jì)算。這是是兩本規(guī)范在在斜截面抗剪3)日本規(guī)范日本規(guī)范對(duì)梁、柱柱的受剪承載載力計(jì)算,采用了目目前世界上為為數(shù)不多的力力學(xué)模式分桁桁方法。該模模式由桁架模型和拱拱模型組成。（1）桁架模型桁架模型的基本單單元下圖所示示。根據(jù)下圖圖的桁架模型型概念,把縱筋和和箍筋視為拉桿和壓桿,,混凝土視視為斜壓腹桿桿。水平方向向的C表示混凝凝土壓力或縱縱筋的壓力,,水平方向的的T表示縱筋筋拉力,垂直方向向的T表示箍筋拉拉力。實(shí)際斜斜向壓力C和垂直方向向的拉力T,,是分布傳傳遞的。圖13桁架模型型（2）拱模型按照桁架模型建立立的抗剪強(qiáng)度度,隨著箍筋筋配筋率的減減小而降低,,當(dāng)無(wú)箍筋筋時(shí)抗剪強(qiáng)度度為零,顯然這是是不合理的。也也就是說(shuō),桁架模型中中沒(méi)有考慮混混凝土的抗剪剪能力。在桁桁架模型中,,混凝土受受到的斜向壓力σc1可以根據(jù)據(jù)平衡條件由由箍筋受到的的拉力求得。但但是,桁架模型型的混凝土斜斜向壓力σc1要比比混凝土的有有效強(qiáng)度小。為為此,引人拱模模型的概念,,求出拱模模型中混凝土土的斜向壓力力σc2?；炷劣杏行?qiáng)度σc由桁桁架模型中混混凝土的斜向向壓力σc1和拱模模型中混凝土土的斜向壓力力σc2。二部分組成成。拱模型概概念下圖所示示。這里,把混凝土視視為斜壓桿,,斜向的C表示混凝凝土壓力,水平方向的圖14拱模型日本規(guī)范中采用的的桁架一拱模模型和梁柱的的受剪承載力力計(jì)算公式具具有力學(xué)概念念明確,理論推導(dǎo)嚴(yán)嚴(yán)密的特點(diǎn)。在在用桁架一拱拱模型描述混混凝土受壓機(jī)機(jī)理,處理諸因因素對(duì)混凝土土抗壓強(qiáng)度的的影響方面有有獨(dú)特的分析析和理論。受剪承載力計(jì)算公公式如下：V式中，Vcd為只考慮混混凝土部分貢貢獻(xiàn)的設(shè)計(jì)抗抗剪承載力；；Vsd為抗剪鋼筋筋的設(shè)計(jì)抗剪承承載力；Vped為縱向鋼筋的的平行與剪力力的有效應(yīng)力力分量。構(gòu)件混凝土部分所所貢獻(xiàn)的抗剪剪強(qiáng)度為：V其中：fvcd=抗剪鋼筋貢獻(xiàn)的受受剪承載力為為：Vσ縱向鋼筋的平行與與剪力的有效效應(yīng)力分量：：V六、構(gòu)件受扭承載載力對(duì)比：影響混凝土構(gòu)件受受扭承載力的的因素較多，且且破壞形態(tài)復(fù)復(fù)雜。目前對(duì)對(duì)混凝土構(gòu)件件受扭機(jī)理的的認(rèn)識(shí)尚不完完善，至今尚尚未形成一套套完整的理論論體系?，F(xiàn)行行各國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范大多采用用半理論、半半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算算公式。開(kāi)裂扭矩1）中國(guó)規(guī)范我國(guó)規(guī)范為使用方方便，構(gòu)件的的開(kāi)裂扭矩近近似采用理想想彈塑性材料料的應(yīng)力分布布圖形進(jìn)行計(jì)計(jì)算，但對(duì)混混凝土抗拉強(qiáng)強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)當(dāng)降低，構(gòu)件件開(kāi)裂扭矩計(jì)計(jì)算公式為：：T式中Wt為截面受扭塑塑性抵抗矩，其其取值與截面面形狀與尺寸寸有關(guān)，對(duì)矩矩形截面Wt=b2(3??b)/6,其其中，b為截截面短邊尺寸寸，h為截面面長(zhǎng)邊尺寸；；2）美國(guó)規(guī)范美國(guó)規(guī)范，采用以以薄壁管為基基礎(chǔ)的模型，構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂扭扭矩按下式計(jì)計(jì)算：T考慮強(qiáng)度降低系數(shù)數(shù)?后為;T式中λ為與混凝土容容重有關(guān)的調(diào)調(diào)節(jié)系數(shù)，普普通混凝土取取1；fc'為混凝凝土的規(guī)定抗抗壓強(qiáng)度；Acp為為混凝土橫截截面外周邊包包圍的面積；；Pcp為混凝土3)日本規(guī)范日本規(guī)范，對(duì)于開(kāi)開(kāi)裂扭矩的計(jì)計(jì)算公式采用用彈性理論推推導(dǎo)，同時(shí)考考慮了軸向力力的作用影響響MMtcd開(kāi)裂扭矩；βnt軸向壓壓力影響因子子；Kt扭轉(zhuǎn)系數(shù)數(shù)，推導(dǎo)采用用彈性力學(xué)理理論；ftd混凝2.受扭承載力的的計(jì)算關(guān)于鋼筋混凝土構(gòu)構(gòu)件的抗扭機(jī)機(jī)理主要有兩兩種：變角空空間桁架模型型計(jì)算理論和和斜彎破壞的的極限平衡理理論。因?yàn)樽冏兘强臻g桁架架理論更容易易計(jì)算，所以以規(guī)范多采用用變角空間桁桁架理論推導(dǎo)導(dǎo)承載力的計(jì)計(jì)算公式。1）美國(guó)規(guī)規(guī)范美國(guó)規(guī)范規(guī)定，若若需求強(qiáng)度大大于1/4的的開(kāi)裂扭矩，即即滿足：T截面的設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)以下式為依依據(jù)：T式中Tn為名義抗抗扭強(qiáng)度，美美國(guó)規(guī)范采用用變角度空間間桁架模型，按按下式計(jì)算：T用于抗扭的縱縱向配筋附加加截面面積Al應(yīng)A式中A0為剪力流流路徑所包圍圍的毛截面面面積，經(jīng)分析析確定，可取取A0=0.85Ao?,Ao?為最外圈封封閉式橫向抗抗扭配筋中心心線所包圍的的面積；At為在在間距s內(nèi)單肢封閉抗抗扭箍筋的截截面積；P?為最最外圈封閉式式橫向抗扭配配筋中線的周周長(zhǎng)；s為橫橫向配筋中到到中距離；fyt為為橫向配筋的的屈服強(qiáng)度；；fy為受扭縱筋筋的規(guī)定屈服服強(qiáng)度；θ為斜2）中國(guó)規(guī)范我國(guó)規(guī)范規(guī)定矩形形截面純扭構(gòu)構(gòu)件的受扭承承載力計(jì)算公公式為：Tζ=式中ζ為受扭的縱向向普通筋與箍箍筋的配筋強(qiáng)強(qiáng)度比值0.6≤ζ≤1.7；Astl為受扭計(jì)算算中取對(duì)稱布布置的全部縱縱向普通鋼筋筋截面面積；；Ast1為受扭計(jì)算算中沿截面周周邊配置的箍箍筋單肢截面面面積；fy為受受扭縱筋的抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值；Acor為截面面核心部分的3）日本本規(guī)范日本規(guī)范規(guī)定：抗抗扭構(gòu)件的承承載力的計(jì)算算基于空間桁桁架理論，按按下式計(jì)算Mqq式中Am為有效抗扭面面積；Atl抗扭縱縱筋截面積；；Atw抗扭箍筋單單肢的截面積積；fwd，fld分別是抗扭扭箍筋，抗扭扭縱筋的設(shè)計(jì)計(jì)屈服應(yīng)力代代表值；u為為截面核心部部分的周長(zhǎng)對(duì)比各國(guó)規(guī)范看出出，因?yàn)榭古づ?gòu)件的機(jī)理理的研究不夠夠成熟，因此此各國(guó)規(guī)范中中的結(jié)構(gòu)與具具體參數(shù)取值值很大程度上上基于實(shí)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)得出，各各國(guó)規(guī)范的抗抗扭公式差別別較大。3.截面限制條條件為保證抗扭構(gòu)件在在破壞前不被被壓碎，因此此規(guī)范中對(duì)于于抗扭構(gòu)件的的截面積提出出了限制要求求。1）中國(guó)規(guī)規(guī)范我國(guó)規(guī)范的的條文規(guī)定：：T≤當(dāng)式中?w/b≤4時(shí)，取取k1=0.2，當(dāng)?w/b=6時(shí)，取k12）美國(guó)國(guó)規(guī)范美國(guó)規(guī)范對(duì)對(duì)純扭構(gòu)件截截面尺寸限制制條件未做明明確的規(guī)定，本本文中，對(duì)于于純扭構(gòu)件，不不考慮建立，將將美國(guó)規(guī)范中中剪扭構(gòu)件的的截面尺寸進(jìn)進(jìn)行改寫(xiě)，得得到實(shí)心構(gòu)件件的純扭構(gòu)件件，截面尺寸寸應(yīng)滿足：T3）日本本規(guī)范日本規(guī)范為避免免混凝土壓碎碎，提出了明明確的公式：：Mf七．彎矩、剪力和和扭矩共同作作用時(shí)的承載載力實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：在彎矩矩、剪力和扭扭矩共同作用用下，當(dāng)鋼筋筋配置適當(dāng)時(shí)時(shí)，構(gòu)件可能能在上部側(cè)壁壁、后部側(cè)壁壁（扭矩和剪剪力產(chǎn)生的剪剪力流反向）及及下部側(cè)壁內(nèi)內(nèi)發(fā)生受壓塑塑性鉸線的三三種空間截面面的破壞形態(tài)態(tài)。在破壞時(shí)時(shí)，非受壓塑塑性鉸線的三三個(gè)側(cè)壁內(nèi)的的縱筋和箍筋筋應(yīng)力均可達(dá)達(dá)到屈服強(qiáng)度度，而受壓塑塑性鉸線的側(cè)側(cè)壁縱筋和箍箍筋應(yīng)力一般般未達(dá)到屈服服強(qiáng)度。由靜力平衡條件，可可求得三個(gè)破破壞形態(tài)的承承載里相關(guān)方方程如下M??γ為頂部、底部縱筋筋配筋強(qiáng)度比比；M0為構(gòu)件受受純彎時(shí)的承承載力；V0，T0為按變角空空間桁架模型型求出構(gòu)件受受純剪及純扭1.彎曲與扭轉(zhuǎn)的的耦合作用由上面的理論可得得當(dāng)縱筋的屈服發(fā)生生在彎曲受拉拉邊時(shí)，T當(dāng)縱筋的屈服發(fā)生生在彎曲受壓壓邊時(shí)，Tr=縱筋的屈服發(fā)生在在彎曲手拉邊邊或受壓邊做做出的相關(guān)曲曲線如圖4..1所示。在在受壓鋼筋受受拉屈服的區(qū)區(qū)段，彎矩的的增加能減小小受壓鋼筋所所受的拉力，從從而能延緩受受壓鋼筋的受受拉屈服，使使受扭承載力力得到提高。在在受拉鋼筋屈屈服的區(qū)段，彎彎矩的增加只只會(huì)加速受拉拉筋的屈服，從從而減小抗扭扭承載力。顯顯然，這些關(guān)關(guān)系都是在破破壞始于鋼筋筋屈服的條件件下導(dǎo)出的。因因此，構(gòu)件的的截面不能太太小或者配筋筋不能太多，以以保證鋼筋屈屈服前混凝土土不至于壓壞壞。圖15彎扭承載力相關(guān)圖各國(guó)規(guī)范推到公式式時(shí)均基于上上述原理，但但具體做法略略有不同圖15彎扭承載力相關(guān)圖中、美規(guī)范規(guī)定，在在彎矩與扭矩矩共同作用下下的構(gòu)件，可可以分別按受受彎和單純受受扭的承載力力計(jì)算公式計(jì)計(jì)算配筋，然然后將兩部分分的配筋數(shù)量量進(jìn)行疊加。這這樣計(jì)算簡(jiǎn)便便，實(shí)際上隱隱含地考慮了了兩者的相關(guān)關(guān)性，結(jié)果是是令人滿意的的。日本規(guī)范充分考慮慮了彎矩與扭扭矩的相互影影響，特別考考慮了不對(duì)稱稱配筋時(shí)對(duì)彎彎扭相關(guān)曲線線形狀的影響響。對(duì)于設(shè)計(jì)計(jì)公式作出如如下具體規(guī)定定：當(dāng)Mud≥Mud'當(dāng)Mud≥Mγ當(dāng)Mud<γMtumin為Mtyd與Mtcud中的較小值；Md為設(shè)設(shè)計(jì)彎矩；Mud為為構(gòu)件放置在在受拉側(cè)的縱縱筋所提供的的抗彎承載力力的絕對(duì)值；；Mud'為構(gòu)件放置置在受壓側(cè)的2.剪力與扭矩矩共同作用時(shí)時(shí)其承載力的的相互影響同時(shí)受剪力和扭矩矩作用的構(gòu)件件，其承載力力中的剪力或或扭矩值均低低于剪力和扭扭矩單獨(dú)作用用時(shí)的承載力力，這是由于于這兩者共同同作用時(shí)，有有一個(gè)側(cè)面的的應(yīng)力是疊加加的。理論分分析及試驗(yàn)均均表明，矩形形截面無(wú)腹筋筋梁在扭矩和和剪力作用下下，其無(wú)量綱綱參數(shù)TcTco、VcV1）中國(guó)規(guī)規(guī)范我國(guó)規(guī)范考考慮了剪扭相相關(guān)作用的影影響，在承載載力計(jì)算公式式中引入混凝凝土受扭承載載力降低系數(shù)數(shù)βt。為簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算，規(guī)范采采用三段直線線來(lái)近似逼近近剪扭相互關(guān)關(guān)系的圓周曲曲線。βt的計(jì)算算與何在方式式有關(guān)，規(guī)范范中剪扭構(gòu)件件的計(jì)算公對(duì)于一般矩形截面面剪扭構(gòu)件受受剪承載力計(jì)計(jì)算公式：V≤1.5對(duì)于集中荷載作用用下的獨(dú)立剪剪扭構(gòu)件受剪剪承載力：V≤式中λ為計(jì)算截面剪剪跨比。一般矩形剪扭構(gòu)件件，其受