抗剪强度Vc符合ACI 318-19

介绍

在以前的规范ACI 318-14[2]中，列出了8个不考虑使用极限值的抗剪强度V_c的计算公式。 用户可以在简化和精确的计算方法之间进行选择。 ACI 318-19 中新概念的目的之一是减少 V_c的设计公式。 此外，还应考虑构件高度、配筋率和正应力对预应力钢筋的影响。

抗剪承载力 V_c按照规范 ACI 318-19

对于非预应力钢筋混凝土梁，抗剪承载力 V_c根据美国规范 ACI 318-19 中表 22.5.5.1 中的公式 a) 至 c) 计算得出 {%！ 使用新的公式 b) 和 c)，杆件高度、纵向钢筋配筋率和正应力现在会影响抗剪强度 V_c 。 公式 a) 基本上摘自 ACI 318-14 {%！

根据表_22.5.5.1{ %！ 如果存在或超过了 9.6.3.4 的最小抗剪配筋 A_v,min ，则 V_c的计算可以根据公式 a) 进行

或公式 b)
选自表 22.5.5.1 - [1]

比较上面两个公式，您会发现在公式 b) 中，系数 2 λ 被替换为系数 λ 8 (ρ_w )^1/3 。 纵向钢筋配筋率 ρ_w影响抗剪承载力 V_c的计算。 图 01 显示了 8 λ (ρ_w )^1/3与 ρ_w的函数关系图（λ = 1）。

对于 λ = 1,0，8 λ (ρ_w )^1/3等于 2 λ，纵向配筋率 ρ_w = 1,56%。 在计算 V_c时，由公式 a) 当λ = 1 且纵向钢筋配筋率 ρ_w < 1.56% 和公式 b) 当 ρ_w > 1.56% 得出更大的混凝土抗剪承载力。在规范中允许同时使用这两个公式。因此可以从公式 a) 和 b) 中取最大值进行经济的设计。

对于有抗剪配筋的梁 A_v < A_v,min ，根据规范 ACI 318-19 公式 c) 或表 22.5.5.1 {%！\}].\}]。

除了变量 λ_s外，公式 c) 与公式 b) 相似。 对于只布置很少或没有抗剪钢筋的构件，混凝土抗剪承载力 V_c随着高度的增加而减小。 通过引入系数 λ_s来考虑尺寸效应。 系数 λ_s根据公式 22.5.5.1.3 [1] 计算

抗剪承载力 V_c,c仅当高度 d > 10 in 时才可折减系数 λ_s 。 图 02 显示了截面第 8 项 λ_s λ (ρ_w )^1/3对于不同的有效高度 d 的分布。

示例: 根据规范 ACI 318-19 计算所需的抗剪配筋

下面的技术文章 ！ 表格 03 显示了结构模型和荷载设计。

矩形截面的尺寸为 25 in. · 11 in. 混凝土的抗压强度为 f'_c = 5000 psi。钢筋的屈服强度 f_y = 60000 psi。 受拉配筋的有效高度 d = 22.5 in。在距支座距离 d 处的剪力作用 V_u为61.10kips。

根据表22.5.5.1 [1]]]，抗剪承载力 V_c的确定取决于插入的抗剪钢筋的高度 A_v 。 使用公式 a) 和 b) 的前提是要使用第 9.6.3.4 节中规定的最小抗剪配筋 [1] 。 因此，根据 9.6.3.1 的规定，第一步要检查是否必须考虑最小配筋数量。

61.10 磅 > 13.13 磅

这需要最小的抗剪配筋。 该屈服力会根据 9.6.3.4 {%|#Refer [1]]] 计算得出，具体如下。

a_v,min = 0.12 in²/ft

如果考虑最小抗剪钢筋面积，则混凝土抗剪承载力 V_c可以用表 22.5.5.1 中的公式 a) 或 b) 确定]。

抗剪承载力 V_c,a按照公式 V_c,a = 35.0 kips 计算。

要应用公式 b) ，需要知道纵向钢筋配筋率 ρ_w 。 为了将计算出的抗剪钢筋与 RF-CONCRETE Members 的计算结果进行比较，这里可以在距支座位置 d 处确定 ρ_w和所需的纵向钢筋。 当弯矩 M_y,u = 1533 kip-in 时，得到的纵向钢筋 A_s,req = 1.33 in²，即 ρ_w = 0.536 %。图 01 显示了纵向钢筋配筋率 ρ_w对 V_c,b计算的影响。因为这里 ρ_w < 1.5%，公式 b) 得出的抗剪承载力 V_c,b小于公式 a) ，我们可以跳过计算 V_c,b 。这里我们通过计算 V_c,b来证明这一点。

V_c,b = 24.52 kips

正如预期的那样，公式 b) 提供的抗剪承载力小于公式 a)。

此外，抗剪承载力 V c 按照 22.5.5.1.1 中的最大值 V_c,max进行限制[1]。

V_c,max = 87.5 kips

最后，通过计算所需数量的钢筋，得出下面的混凝土抗剪承载力 V_c 。
V_c = max [V_c,a ; v_c,b ] ≤ v_c,max
V_c = [35.0 kips; 24.5 kips] ≤ 87.5 kips
V_c = 35.0 kips

所需抗剪钢筋 req a_v计算如下：

要求 a_v = 0.41 in²/ft ≥ 0.12 in²/ft

在 RFEM 中可以对按照规范 ACI 318-19 的钢筋混凝土设计进行。 附加模块 RF-CONCRETE Members 会计算距离支座位置 d 处所需的抗剪钢筋为 0.41 in²/ft（见图 04）。

最后，按 22.5.1.2 验算剪力桁架混凝土斜压杆的最大承载力。

61.10 kips ≤ 175.0 kips

并且按照规范 ACI 318-19 进行剪力设计。

概述总结

ACI 318-19[1] 中引入了一个新的概念来确定抗剪承载力 V_c 。 将正应力、构件高度和纵向钢筋率的影响考虑的设计公式从以前的版本减少到三个。 这简化了抗剪承载力 V_c的计算。