在模块 RF-PUNCH Pro 中计算墙端和墙角的冲切荷载

技术文章

使用附加模块 RF-PUNCH Pro 可以对墙端和墙角位置的楼板和基础板进行冲切设计。

在钢筋混凝土板上选择节点支座或者支座连接时,冲切荷载可以直接由支座反力或者支座中的内力得出。如果选择墙角或者墙端的节点进行设计,冲切荷载不能直接从支座反力或者面上的内力得出。

图 01 - Absorbed Shear Force on Wall End and Wall Corner

确定墙端的冲切荷载

通常墙端的冲切荷载不能直接由支座反力或者面上的内力得出,而是从要进行冲切设计的楼板上的面内力得出。该方法的优点是尽可能的避免奇异结果直接在节点上的影响。此外,通过该确定荷载的方法还可以把冲切荷载考虑为纯线荷载(来自墙端面的纯荷载)。

图 02 - Wall Replaced by Line Load

在模块 RF‑PUNCH Pro 中选择一个冲切点时,已经在距离冲切点 2.0 d 的位置产生一个临界圆形范围,见 [1] 第 6.4.2 章。

为了确定冲切荷载,在模块中创建了一个剖面,使得从 RFEM 中的面内力可以在临界圆形范围内量取。为了确定冲切荷载,使用 RFEM 中的面内力 vmax,b。面内力 vmax,b 的定义见 [2] 第 8.15 章 。

作为确定墙端冲切荷载的默认设置,选项“临界截面圆周上的未平滑剪力”已经在模块 RF‑PUNCH Pro 中预先设置了,也就是说,作用的剪力最大值的计算是沿着临界圆形剖面进行的。

图 03 - Shear Force at Critical Perimeter

应用的剪力 VEd 从下列公式得出:

$$\begin{array}{l}{\mathrm V}_\mathrm{Ed}\;=\;\mathrm{basic}\;\mathrm{control}\;\mathrm{perimeter}\;\mathrm{length}\;\cdot\;\mathrm{maximum}\;\mathrm{shear}\;\mathrm{force}\;\mathrm{at}\;\mathrm{the}\;\mathrm{critical}\;\mathrm{perimeter}\\{\mathrm V}_\mathrm{Ed}\;=\;{\mathrm u}_1\;\cdot\;{\mathrm v}_{\max,\mathrm b}\\{\mathrm V}_\mathrm{Ed}\;=\;2.289\;\mathrm m\;\cdot\;156.11\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;357.34\;\mathrm{kN}\end{array}$$

图 04 - Resulting Shear Force VEd

验证已确定的冲切荷载

在附加模块中计算得出的冲切荷载 VEd 可以通过在一个新定义的临界圆周上创建一条直线进行验算,这样就可以在 RFEM 窗口或者截面的结果图中看见沿着临界圆周分布的剪力。

下图显示了在 RFEM 中确定的剪力 vmax,b 的结果图,结果图可以帮助理解在模块 RF‑PUNCH Pro 中计算得出的作用力 VEd。

图 05 - Result Diagram in Section: Principal Internal Force vmax,b

如前所述,在模块 RF‑PUNCH Pro 中默认设置的临界截面圆周上的未平滑剪力是用于确定冲切荷载。由于剪力的最大值已经沿着临界圆周施加,所以在下一步的计算中荷载放大系数 β 设置为 1.00。

考虑荷载放大系数 β

在模块 RF‑PUNCH Pro 中也可以选择另一个选项“临界截面圆周上的平滑剪力”计算施加的剪力 VEd,因此所施加的剪力通过“平滑”剪力 vmax,b,average 来确定。

在这中情况下荷载放大系数 β 将在程序下一步计算中就被考虑,可以按照 6.4.3 (3) 的全塑性应力分布确定荷载放大系数,或者按照 6.4.3 (6) 常数系数计算荷载放大系数。除了用这些确定荷载放大系数 β 的选项外,在模块 RF‑PUNCH Pro 中用户还可以自定义荷载放大系数。

参考

[1]   European Committee for Standardization. (2011) Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1‑1: General rules and rules for buildings. EN 1992‑1‑1:2011‑01. Brussels: CEN.
[2]   Manual RFEM 5. (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Download.

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