在 RF-CONCRETE Members 和 CONCRETE 中按欧洲规范 EN 1992-1-1 进行设计时对剪力的折减

技术文章

使用附加模块 RF-CONCRETE Members 和 CONCRETE 计算受剪承载力时可以按欧洲规范 EN 1992-1-1 对剪力 V进行折减。
本文论述了支座附近集中荷载的折减以及在距支座边缘 d 处的剪力计算。

本文以两跨梁为例,对支座附近集中荷载作用下剪力折减或距离支座边缘 d 处的对剪力进行折减的输入和功能进行了说明。

结构模型荷载和组合

在 RFEM 或 RSTAB 中输入一个跨距为 4 米的两跨连续梁。 梁截面为矩形,尺寸为 b/h = 30/45 cm, 材料为混凝土 C25/30。

本示例中的荷载由永久荷载和可变荷载构成。 永久荷载在荷载工况 1 中输入, 包括梁自重和一个均布荷载 gk = 48.75 kN/m。 本示例中输入的可变荷载包括均布线荷载 qk = 37.5 kN/m 和三个集中荷载 Qk = 37.5 kN(在杆件荷载对话框中选择集中 n x P 的荷载分布选项)。 均布荷载和集中荷载作用在不同跨上,不同时进行组合。

在 RFEM 和 RSTAB 中激活自动组合选项,为承载能力极限状态 (ULS) 和正常使用极限状态 (SLS) 创建荷载组合。 由于均布线荷载工况和集中荷载工况不能相互组合,所以它们分别定义到不同的组。

RFEM 和 RSTAB 中其他的输入功能可以从提供的下载文件中找到。

RFEM 和 RSTAB 中的剪力分布

根据之前输入的数据在 RF-CONCRETE Members 或 CONCRETE 中计算两跨连续梁的内力。 计算得出承载能力极限状态 (ULS) 下结果包络图 RC1,其中包含均布荷载作用下的剪力分布和集中荷载作用下的剪力分布。

为了说明以下的输入或折减结果,计算不采用 RC1,而是采用荷载组合,这些荷载组合有的只包含纯均布荷载,有的包含均布与集中荷载。 这里只处理满载的情况(左右跨同时加载)。 下述选项不适用于采用结果组合进行设计。 另请参见本文最后一节中的注释。

定义支座宽度

在窗口“ 1.5 支座”中的 B 列里输入支座宽度。 首先需要注意的是,如果只输入支座宽度而不同时勾选“支座边缘或距离支座边缘 d 处...”选项,那么对剪力设计没有任何影响。

理论上可以删除表 1.5 中的全部支座和节点编号。 但是,如果要计算正常使用极限状态下的变形,那么在不激活相关剪力折减选项时应定义支座宽度。 这样可以使用支座计算参照长度 l来确定最大变形的极限值。 如果激活变形计算,可在窗口“ 1.7 挠度数据”中选择已定义的支座。 本文将不进一步对该选项进行介绍。

直接支座

根据规范 6.2.2(6) 或 6.2.3(8),如果要对支座边缘处的集中荷载通过 ß = av / 2 d 进行折减,那么需要激活直接支座。 如果荷载可传递到另一个次梁上,而不是直接传递到支座(柱子、节点支座、墙等),则应在窗口 1.5 中取消激活直接支座。

距离支座边缘 d 处

如果在窗口 1.5 中正确定义了节点支座的支座编号,并且设置了支座宽度,则可使用折减的剪力进行验算,确定所需配置的受剪钢筋。

下面是剪力 Vz, Ed 和 Vz, Ed, red 的分布图(定义的支座宽度为 25.0 cm)。

从图中可以看出,在支座位置处的剪力为零。 这是根据规范中关于“距离 d 处设计”的规定得出的。 附加模块中的剪力分布此时为零。 在支座边缘 x 位置处可得出未折减的剪力 Vz,Ed 的最大值。 在距支座边缘 d 处可得到折减后的剪力 Vz,Ed,red 的最大值。

支座附近集中荷载的折减

为了解释支座附近集中荷载的折减,现在 RF-CONCRETE Members 或CONCRETE 中对该两跨连续梁选择一个包含集中荷载的荷载组合进行计算。

通过激活上述“直接支座”选项和“在集中荷载作用下剪力折减按照 6.2.2(6) 和6.2.3(8)”选项,当 0.5 d < av < 2 d 时集中荷载需折减,折减系数为 ß = av / 2 d。 请看下面剪力分布图 Vz,Ed 与 Vz,Ed,red

根据 6.2.2(6) 的规定,只有当纵向钢筋完全锚固在支座处时,折减剪力 Vz,ED,red 才可用于验算公式 (6.2a) 中的 VRd,c。 如果剪力未通过折减系数进行折减,则需满足公式 (6.5) 。

根据规范中 6.2.3(8)的规定,在靠近支座的集中荷载不折减的情况下,Vz,Ed需通过 ß 进行折减。

特殊情况下的肋和结果组合

为了进行支座边缘集中荷载的折减以及距离支座边缘 d 处有均布荷载的剪力计算,附加模块采用来自 RFEM 或 RSTAB 的剪力 V分布图。 通过对剪力图的分析,模块可以从剪力图的线性分布识别出作用的荷载为均布荷载,从剪力图中的突变识别出支座附近的集中荷载。

因此,评估剪力分布图是讨论剪力折减的基础。 这也是为什么设计时不能选择结果组合(RC),因为 RC 不能确定荷载是否是均匀分布的。 请参见图 03 中的剪力V分布图。

这同样适用于使用 RF-CONCRETE Members 设计肋。 肋的内力由偏心连接的板梁的杆件内力和连接的板的面内力组成。 面内力出现奇异性,程序会识别出肋的内力(来自 RFEM 中的剪力 Vz )不是线性分布的。 同样,面内力的积分也会引起剪力分布 V的突变。 因此,上述讨论的有关剪力折减的选项不能用于肋杆件的设计中。

关键词

剪力 剪力折减 支座边缘 集中力 折减 剪力设计值 钢筋混凝土结构

参考

[1]   Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1‑1: General rules and rules for buildings; EN 1992‑1‑1:2004 + AC:2010
[2]   Manual RF-CONCRETE Members. (2017). Tiefenbach: Dlubal Software.

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  • 更新 2021年01月14日

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