国内外规范对开洞板柱节点冲切承载力计算与分析

收稿日期:2018-07-13 修回日期:2018-11-24 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (51678236)。
第1期
韩 嘉 程 ,等 :国 内 外 规 范 对 开 洞 板 柱 节 点 冲 切 承 载 力 计 算 与 分 析
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图1 GB50010板柱结构临界截面周长计算简图
为 板 有 效 高 度 。 临 界 截 面 周 长 的 计 算 简 图 见 图 6。
图6 板柱结构边节点和角节点的截面控制周长示意图
当 板 柱 结 构 有 开 洞 时 ,临 界 截 面 的 周 长 做 相 应 的 折 减 。 折 减 方 式 见 图 7。
第1期
韩 嘉 程 ,等 :国 内 外 规 范 对 开 洞 板 柱 节 点 冲 切 承 载 力 计 算 与 分 析
板 柱 结 构 ,由 于 其 结 构 形 式 简 单 、建 筑 布 局 形 式 灵 活 多 变 等 优 点 ,被 广 泛 应 用 于 多 层 、高 层 建 筑 中 。 但 由 于 板 柱 结 构 没 有 肋 梁 的 支 撑 ,其 节 点 部 位 在 竖 向 荷 载 以 及 水 平 荷 载 下 容 易 发 生 抗 冲 切 破 坏 。 因 此 ,对 板 柱 节 点抗冲切性能的分析是必要的。
图4 板柱结构边节点的偏心冲剪应力模型
当 板 柱 结 构 有 开 洞 时 ,临 界 截 面 的 周 长 做 相 应 的 折 减 。 折 减 方 式 见 图 5。
图5 ACI开洞板柱结构临界截面周长折减计算示意图
1.3 Eurocode2临界截面周长的选取 Eurocode2的临界截面周长,看作为带有圆角的矩形,取距离柱周边2d 处板垂直截面的最不利周长,dBaidu Nhomakorabea
各国规范在计算板柱节点抗冲切承载力时,均选取临界截面周长作为 主 要 参 数。由 于 不 同 的 规 范 及 研 究基于不同模型及理论,因此临界周长的选取方式以及其他承载力影响参数的 选 取 方 式 不 尽 相 同。文 中 将 我国规范《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)、美国规范 ACI318-14和欧洲规范 Eurocode2、加拿大规 范 CSA A23.3、英国规范 BS8110、以及 SusantoTeng的研究中关于节点冲切设计的计算公式进行了进一步 的 阐 述 ,并 且 结 合 已 有 试 验 进 行 差 异 性 对 比 ,为 规 范 修 订 提 供 参 考 。
为安全起见,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定该临界 截 面 周 长um 的 取 值 可 借 鉴 我 国 行 业 标 准 《无 粘 结 预 应 力 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 》(JGJ92-2016),按 该 规 程 的 第 5.3.15 条 的 规 定 取 值 :当 荷 载 或 反 力 邻近平板的自由边时,对钢筋混凝土板柱结构边节点um 可取2(la +lb ) 和 (la +2lb +2lc ) 二值中的较小 值;对钢筋混凝土板柱结构角节点um 可取2(la +lb ) 和 (la +lb +lc1 +lc2 ) 二值中的较小值,临界截面周 长的取值方法如图2所示。
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华 北 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
第 41 卷
周长,d 为板有效高度,g 为板的临界截面形心和柱的临界截面形心之间的距离。当剪力和不平衡弯矩同时 作用时,规范提出了一种偏心剪应力模型来计算剪切应力,它假定:由不平衡弯矩 引 起 的 临 界 截 面 上 的 剪 应 力,可以施加到同一截面由剪力引起的剪应力上,同时不平衡弯矩引起的剪应力 在 临 界 截 面 上 呈 线 性 分 布。 临界截面周长u1 的计算简图见图4。
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图7 Eurocode开洞板柱结构临界截面周长折减计算示意图
2 不同条件下开洞板柱节点的抗剪承载力的计算方法
2.1 无抗剪钢筋开洞板柱节点的抗剪承载力
2.1.1 ACI318 中 提 出 的 板 柱 节 点 抗 剪 承 载 力 公 式
第41卷 第1期 2019 年 01 月
华北理工大学学报 (自然科学版)
JournalofNorthChinaUniversityofScienceandTechnology (NaturalScienceEdition)
Vol.41 No.1 Jan.2019
文 章 编 号 :2095-2716(2019)01-0038-09
图2 板柱结构临界截面周长修正计算示意图
1.1.3 开洞时对临界截面周长的折减 当 板 柱 结 构 有 开 洞 时 ,临 界 截 面 的 周 长 做 相 应 的 折 减 。 折 减 方 式 见 图 3。
图3 GB50010开洞板柱结构临界截面周长折减计算示意图
1.2 ACI318与 CSA A23.3临界截面周长的选取 ACI318与 CSA A23.3的临界截面周长选取方法相同,均为取距离柱周边0.5d 处板垂直截面的最不利
1 开洞时各国规范对临界周长的选取
1.1 中国规范开洞时临界截面周长的选取 1.1.1 临界截面周长选取
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)提出,临界截面周长,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 为板的有效厚度。临界截面周长的计算简图如图1所示。 1.1.2 临界截面周长修正值
国内外规范对开洞板柱节点冲切承载力计算与分析
韩 嘉 程1,陈 建 伟1,2
(1.华北理工大学 建筑工程学院,河北 唐山 063210;2.唐山市绿色建筑产业技术研究院,河北 唐山 063210)
关 键 词 :开 洞 ;板 柱 节 点 ;抗 冲 切 承 载 力 摘 要:列举了国内外规范中关于开洞板柱结构节点抗冲切承载力的计算表达式,并结合已有 试验进行数值对比和分析。研究结果表明,不同国家 规 范 中 的 设 计 公 式 与 参 数 选 取 有 明 显 的 差 异 ,国 外 规 范 相 比 中 国 规 范 在 抗 冲 切 承 载 力 设 计 取 值 方 面 更 加 保 守 。 中图分类号:TU317+ .3 文献标识码:A