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第12章
预应力混凝土梁

 

12.1                 根据 ACI 进行剪切和扭转验算 318-05

12.1.1                  剪切验算

1)   获取 材料的抗力性能。 这些数据取自与每个横截面及活动时间相对应的材料(参见命令 ~CFMP).

f’c             混凝土 抗压强度。

fyk             钢筋的 屈服强度。

2)   获取 截面的几何数据。 截面的几何数据应包含在 CivilFEM 数据库中(参见命令 ~CSECDMS). 剪切验算所需的数据为:

Ag             混凝土截面的 面积。

3)   获取 与规范相关的几何参数。 用于规范相关剪切计算的几何参数应在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF). 所需数据为:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令中的参数 BW_VY 或 BW_VZ ~SECMDF).

d                   从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋形心的距离(对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维到构件另一半部分受拉钢筋形心的距离(命令中的参数 D_Y 或 D_Z ~SECMDF).

对于每项参数、每部规范及每个有效截面,其计算详见“预先考虑事项”一节。

4)   获取 截面的配筋数据。 截面的钢筋数据应在 CivilFEM 数据库中定义(参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF). 所需数据为:

a              钢筋与构件纵轴的夹角(命令中的参数 ALPHA 命令 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

As/s          每单位长度的 钢筋面积,(命令的 AS/S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

除上述钢筋数据外,还可通过以下参数指定配筋率:

As             钢筋各肢的 总面积(命令中的参数 AS ~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋 间距(命令中的参数 S ~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者通过以下数据:

s               箍筋 间距(命令中的参数 S ~RNFDEF o ~RNFMDF).

f               钢筋 直径(命令中的参数 PHI ~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              箍筋肢数, (命令的 N 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

5)   获取 截面上的作用内力。作用于截面的剪力以及相应的轴力从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           描述

Vu                        计算剪力

Nu                        相应的计算轴力

Mu                        相应的计算弯矩

6)   计算 混凝土提供的抗剪承载力。  首先计算混凝土的承载力(Vc)计算公式为:

 

其中:

           混凝土抗压强度(psi)的平方根(始终取小于 100 psi 的值)。

满足

 

必须满足:

如果尽管施加了预应力,截面仍承受拉力,且拉应力小于 500 psi,则取:

如果截面承受拉力,且拉应力大于 500 psi,则取 Vc=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VC           截面中混凝土提供的抗剪承载力

7)   计算 抗剪钢筋提供的抗剪承载力。  钢筋提供的承载力(Vs)按下式计算:

其中:

fy              为抗剪钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VS           横向钢筋提供的抗剪承载力

           

8)   截面的名义抗剪承载力。  名义抗剪承载力(Vn)为混凝土提供的承载力与抗剪钢筋提供的承载力之和:

该名义承载力及其与计算剪力的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VN                  截面的名义抗剪承载力。

CRTVN          计算剪力(V之间的关系u)与抗力Vn

如果混凝土提供的抗力为零,且截面中未定义剪切钢筋Vn=0,因此将向判定准则赋值 –1。

9)   剪切验算准则的确定。截面剪切有效性的判定基于满足以下不等式:

f               截面承载力 折减系数(对于剪力和扭矩,=0.75)。

因此,剪切有效性准则定义为:

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的 CRT_TOT 参数中。

如果混凝土提供的抗力为零,且截面中未定义剪切钢筋Vn = 0,因此将向判定准则赋值 2100.

该值f·Vn 存储在 VFI 中。

12.1.2                  扭转验算

根据 ACI 318-05,构件扭转验算包括以下步骤:

1)   确定材料的抗力参数。 从与每个横截面关联的材料以及当前作用时间获取(见命令 ~CFMP).

f’c             混凝土 抗力。

fyk             钢筋 屈服极限。

2)   确定规范相关的几何参数。 用于规范相关扭转计算的几何参数必须在 CivilFEM 数据库中定义(见命令 ~SECMDF). 所需数据如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令中的参数 BW_VY 或 BW_VZ ~SECMDF).

d               从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋形心的距离 (对于圆形截面,该距离不应小于从受压边缘纤维到构件另一半中受拉钢筋形心的距离;命令中的参数 D_Y 或 D_Z ~SECMDF).

Acp           由截面外边界包围的面积 (命令中的参数 ACP ~SECMDF).

Pcp           截面外边界周长 (命令中的参数 PCP ~SECMDF).

Aoh           扭转箍筋包围的面积 (命令中的参数 AOH ~SECMDF).

Ph                 扭转箍筋的周长 (命令中的参数 PH ~SECMDF).

AO            剪应力流包围的面积 (命令中的参数 AO ~SECMDF).

对于每个有效截面,各参数的计算详见“前置考虑事项”一节。

3)   获取截面配筋数据。 截面配筋数据应包含在 CivilFEM 数据库中(见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF). 所需数据如下:

横向钢筋

Ast/s         每单位长度的横向钢筋面积,(命令的 ASST 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者 除上述钢筋数据外,也可以通过以下方式指定配筋率:

Ast           扭转箍筋面积,(命令的 AST 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋间距,(命令的 ST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者 通过以下数据:

s               箍筋间距,(命令的 ST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

ft              箍筋直径,(命令的 PHIT 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

钢筋 纵向

Asl            纵向钢筋总面积,(命令的 ASL 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者 除上述钢筋数据外,也可以通过以下方式指定配筋率:

fl              纵向钢筋直径,(命令的 PHIL 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              纵向钢筋根数,(命令的 N 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

4)   获取截面上的作用内力. 作用于截面上的扭矩从 CivilFEM 结果文件中获取。

内力           描述

Tu                         计算 扭矩

5)   检查是否应考虑扭转效应。 仅当计算扭矩(T)满足以下条件时,才考虑扭转效应u):

fpc             截面形心处混凝土中的 压应力(损失后),单位为 psi。

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其影响,并且在校核时将其取为零。

6)   校核截面尺寸。 截面尺寸必须满足:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上述表达式中用截面的最小壁厚替代该值。

这两个因素的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

7)   计算名义抗扭承载力。 抗扭承载力(Tn)通过下式计算:

其中:

fy             扭转钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

该名义承载力及其与计算剪力的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

TN                  截面的名义抗扭承载力

CRTTN         计算扭矩(Tu)与承载力 Tn

纵向钢筋面积为:

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

ALT                根据所定义的横向抗扭钢筋计算所需的纵向抗扭钢筋面积。

CRTALT       所需纵向抗扭钢筋面积与所定义纵向抗扭钢筋面积之比。

                       如果未定义纵向钢筋 Asl=0,因此将向判定准则赋值 2100.

8)  扭转判定准则的确定。 截面的抗扭有效性取决于是否满足以下不等式:

              截面承载力折减系数(对于 剪力和扭矩,=0.75)。

因此,抗扭有效性判定准则定义为:

该值针对单元的每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_TOT 中。

如果混凝土提供的承载力为零,且截面中未定义抗扭钢筋,则该判定准则赋值为 2100.

数值 f·Tn 存储在参数 TFI 中。

12.1.3                  剪切与扭转组合验算

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下过程进行验算:

1) 检查是否需要考虑扭转效应。 仅当计算扭矩(Tu) 满足以下条件时,才考虑扭转效应:


 

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其影响;在验算中将其视为零。

2) 检查截面尺寸。 对于剪切与扭转共同作用,截面尺寸必须满足:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,在上述表达式中用截面的最小厚度替换该值。

这两个因素的比值对于构件的两端均存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

3) 同时受扭矩作用时的剪切应力验算。 该验算按照 ACI 318-05 中仅受剪构件验算所述的相同步骤进行。

计算与剪切验算相应部分中相同的结果。

4) 同时受剪切应力作用时的扭转验算。 该验算按照 ACI 318-05 中仅受扭构件验算所述的相同步骤进行。

计算与扭转验算相应部分中相同的结果。

5) 获得剪切和扭转组合判据。 该判据用于确定截面是否有效。其定义为:

该判据的值分别存储在每个端部的 CivilFEM 结果文件参数 CRT_TOT 中。

该判据的值为 2100 时表示:

                        ·   混凝土的抗剪承载力为零,且未定义抗剪钢筋

                        ·   混凝土的抗扭承载力为零,且未定义抗扭横向钢筋

                        ·   未定义抗扭纵向钢筋

 

12.1.4                  抗剪配筋设计

根据 ACI 318-05 进行抗剪钢筋设计包括以下步骤:

1)   获取材料的抗力特性。 从与每个横截面关联的材料以及当前激活时间获取(参见命令 ~CFMP).

所需数据如下:

f’c             混凝土 强度。

fyk             钢筋的 屈服强度。

2)   获取截面的 几何数据。 截面的几何数据必须包含在 CivilFEM 数据库中(参见命令 ~CSECDMS). 剪切验算所需的数据如下:

Ag                       混凝土截面 面积。

3)   获取与规范相关的 几何参数。用于根据各规范进行抗剪计算的几何参数 必须在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF)。所需数据 如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令中的参数 BW_VY 或 BW_VZ ~SECMDF).

d                   从受压边缘纤维至按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋形心的 距离(对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维至构件 另一半截面中受拉钢筋形心的距离(命令中的参数 D_Y 或 D_Z ~SECMDF).

对于每项参数,针对每个规范和每个有效截面的 计算详见“前置考虑事项”一节。

4)   获取 截面配筋数据。 在抗剪钢筋 设计中,可以指定钢筋与构件纵轴的夹角 a 。该角度应存储在每个单元对应的配筋数据中,即命令的参数 ALPHA ~RNFDEF o ~RNFMDF。如果该值为零或未定义,则取 a=90º. El resto de los datos relativos a las armaduras son ignorados.

5)   获取 截面上的作用内力。作用于截面上的剪力以及相应的轴力均从 CivilFEM 结果文件中获取。

内力           描述

Vu                        计算 剪力

Nu                        相应的 计算轴力

Mu                        相应的 计算弯矩

6)   计算 混凝土提供的抗剪承载力。  首先计算混凝土的抗剪承载力(Vc),计算公式为:

其中:

           混凝土抗压强度的平方根,单位为 psi(始终取小于 100 psi 的值)。

使得

必须满足:

如果尽管存在预应力,截面仍承受拉力,且拉应力 小于 500 psi,则取:

如果截面承受拉力,且拉应力大于 500 psi,则 取 Vc=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VC                  混凝土提供的 抗剪承载力

           

7)   所需钢筋的 贡献。 为使截面能够承受剪力,必须满足:

因此,钢筋必须承受的剪力为:

如果钢筋必须承受的剪力不满足上述不等式,则无法 对该截面进行设计,因此存储钢筋数据的参数将标记为 2100.

在这种情况下,该构件将被标记为未完成设计,并转到下一个端部或实体截面。

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VS                  钢筋提供的所需抗剪承载力。

8)   所需钢筋 配筋率。 获得剪力钢筋所需承受的内力后,按下式计算剪力钢筋:

 其中

fy              为剪力钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

完成设计的钢筋单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

在这种情况下,该构件将被标记为已完成设计(前提是该构件的两个截面均设计正确)。

12.1.5                  抗扭设计

根据 ACI 318-05 进行扭转钢筋设计包括以下步骤:

1)   获取 材料的承载性能。 从与各横截面关联的材料以及活动时间中获取(参见命令 ~CFMP).

所需数据如下:

f’c             混凝土 抗压强度。

fyk             钢筋 屈服强度。

2)   获取 规范相关几何参数。 用于扭转计算的、与各规范相关的几何参数必须在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF). 所需数据如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令的参数 BW_VY 或 BW_VZ ~SECMDF).

d               从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋形心的距离 (对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维到构件另一半中受拉钢筋形心的距离;命令的参数 D_Y 或 D_Z ~SECMDF).

Acp           由 包围的 截面外周长,命令的参数 ACP ~SECMDF).

Pcp           截面 外周长 ,命令的参数 PCP ~SECMDF).

Aoh           面积 所围成的 由扭转箍筋围成,(命令的 AOH 参数~SECMDF).

Ph                 周长 扭转箍筋的, (命令的 PH 参数~SECMDF).

AO            面积由剪应力流围成的,(命令的 AO 参数~SECMDF).

每个参数的计算方法,对于每个有效截面,详见“前置条件”一节。

3)   获取 截面上的作用内力。作用于 截面上的扭矩从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           说明

Tu                         计算扭矩

4) 检查是否应考虑扭转效应。

仅当计算扭矩(T )满足以下条件时,才考虑扭转效应u) :

如果计算扭矩小于此值,则可忽略其效应;在设计计算中将其取为零。

5)   检查 截面尺寸。 截面尺寸必须满足以下条件:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上述表达式中用截面的最小壁厚替换此值。

如果不满足上述关系,则无法对扭转钢筋进行设计,因此存储这些钢筋的参数将标记为 2100.

             表示横向钢筋

             表示纵向钢筋

在这种情况下,该单元将标记为未设计,然后转到下一个端部或实心截面。

这两个系数的比值存储在以下参数中:

   表示纵向钢筋

在这种情况下,该单元将标记为未设计,并存储在 TRS_NOOK 组件中;随后程序将转到下一个单元。

两个系数的比值存储在 CivilFEM 结果文件中每个单元的 两个端部处:

6)   所需横向钢筋。 为使截面能够承受扭矩,必须满足:

Ast            横向钢筋箍筋中一根钢筋的面积。

s               箍筋间距。

因此,所需横向钢筋为:

 

计算得到的横向钢筋单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

7)   所需纵向钢筋。 纵向钢筋面积由下式给出:

计算得到的纵向钢筋面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

如果对构件的两个截面均进行了横向钢筋和纵向钢筋的计算,该构件将被标记为已计算。

12.1.6                  剪力和扭矩组合计算

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下过程进行计算:

1)   检查是否应考虑扭转效应。 仅当计算扭矩 (Tu) 满足以下条件:

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其影响,并在计算时将其取为零。

2)   检查截面尺寸。 对于同时承受剪力和扭矩的情况,截面尺寸必须满足:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上式中用截面的最小厚度替代该值。

如果不满足上述关系,则无法计算扭转钢筋,因此存储这些钢筋的参数将标记为 2100.

             表示横向钢筋

             表示纵向钢筋

在这种情况下,该构件将被标记为未计算,然后转至下一个端部或实心截面。

这两个系数的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

a) 实心截面:

 

b) 空心截面:

3)   假定扭矩为零时的剪力计算。 按照 ACI 318-05 对仅承受剪力的构件进行设计时所述的相同步骤执行。

4)   假定剪应力为零时的 抗扭设计。 按照 ACI 318-05 对仅承受扭矩的构件进行设计时所述的相同步骤执行。

12.2                 按照 EHE-08 进行剪力和扭矩验算

12.2.1                  抗剪验算

1)   获取材料的 抗力性能。 从与各横截面关联的材料以及激活时间获取(参见命令 ~CFMP).

fck             混凝土的 特征强度。

fyk             钢材的 屈服强度。

fct,m           混凝土的 平均抗拉强度。

fct,k            混凝土的抗拉特征强度 (fctk_005)。

2)   获取截面的 几何数据。 Los 截面的 几何数据必须包含在 CivilFEM 数据库中(命令 ~CSECDMS). 剪切验算所需的 数据包括:

Ac             混凝土截面的 总面积。

3)   获取与规范相关的 几何参数。 用于规范相关剪力计算的 几何参数必须在 CivilFEM 数据库中定义(参见命令 ~SECMDF). 所需数据包括:

bw                 在等于有效高度四分之三的高度范围内截面的最小 宽度(命令的 BW_VY 或 BW_VZ 参数 ~SECMDF).

d                   截面的有效高度, (命令的 D_Y 或 D_Z 参数 ~SECMDF).

r1             受拉纵向钢筋的 配筋率,其锚固位置距计算截面的距离等于或大于 d(命令的 RHO1 参数 ~SECMDF):

 

q               与构件纵轴成的角度 的混凝土受压斜压杆,(命令的 THETA 参数 ~SECMDF):

      

每项参数针对各规范和各有效截面的默认计算方法,详见“前置考虑事项”一节。

4)   获取截面的 配筋数据。 Los 截面的 配筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中(参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF). 所需数据包括:

a              钢筋与构件纵轴的 夹角(命令的 ALPHA 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

As/s          每单位长度的 钢筋面积,(命令的 AS/S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

除上述钢筋数据外,也可以通过以下方式指定配筋率:

As             钢筋分支的总面积,(命令的 AS 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋间距,(命令的 S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者通过以下数据:

s               箍筋间距,(命令的 S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

f               钢筋直径,(命令的 PHI 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              钢筋分支数,(命令的 N 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

5)   获取截面上的作用内力. El 作用于截面上的剪力,以及相应的轴力和弯矩,均从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           说明

Vrd                       计算剪力

Nd                        相应计算轴力

6)   腹板受压破坏验算。首先验算计算剪力(Vrd) 是否小于或等于腹板斜向受压承载力(Vu1):

其中:

f1cd           混凝土抗压强度

K              轴力作用折减系数

scd           混凝土中的有效轴向应力(受压为正),其中考虑了受压钢筋承担的压力。

 

本计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件中的以下参数:

VU1                腹板混凝土斜向受压破坏剪力。

CRTVU1        计算剪力(Vrd) 与承载力 Vu1

7)   腹板受拉破坏验算。验算计算剪力 (Vrd) 是否小于或等于腹板受拉剪力 (Vu2):

Vsu               是腹板抗剪横向钢筋对抗剪承载力的贡献。

Vcu           是混凝土对抗剪承载力的贡献。

无抗剪钢筋构件

如果未定义抗剪钢筋:

其中:

 (正压缩)

     d en mm

fck 限制为 60 MPa

配置抗剪钢筋的构件

如果已定义抗剪钢筋:

 

其中

fyd                         钢筋的 设计抗力(fyd £ 400 N/mm2)

此时混凝土对抗剪承载力的贡献为:

其中:

qe             裂缝倾角的 参考角度,由下式推导得到:

sxd, syd    计算法向应力,在截面重心处,平行于构件轴线和 剪力 Vd 分别表示(正拉力)

取          

还通过下式计算剪力引起的拉力增量:

此计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件中的以下参数:

VSU               抗剪钢筋对抗剪承载力的 贡献。

VCU               混凝土对抗剪承载力的 贡献。

VU2                腹板受拉破坏时的 极限剪力。

CRTVU2        计算剪力(V)与rd)和抗力 Vu2.

Si Vu2 = 0, al criterio CTRVU2 se le asigna el valor 2100.

剪力引起的拉力增量存储在参数 INCTENS 中。

8)   剪切判据的 计算。剪切判据用于表示截面在该作用下是否有效(小于 1 表示截面满足规范要求,而大于 1 表示截面不满足要求)。此外,该判据还反映作用效应与截面极限承载力之间的接近程度。剪切有效性判据定义为:

该值针对每个单元端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_TOT 中。

该判据值为 2100 表示腹板受拉导致抗剪承载力失效 (Vu2),如上一节所述。

12.2.2                  扭转验算

按照 EHE-08 规范进行构件扭矩验算包括以下步骤:

1)   材料抗力 特性的计算。 它们取自与各横截面关联的材料,并针对活动时间获取(参见命令 ~CFMP).

所需数据如下:

fck             混凝土 特征强度

fyk             钢材 屈服强度。

2)   获取 规范相关几何参数。 用于规范相关扭转计算的 几何参数必须在 CivilFEM 数据库中定义。所需数据 如下:

he             有效厚度,(命令 ~SECMDF).

Ae             有效空心截面中线 所围面积,(命令 AE 参数 ~SECMDF).

ue             有效空心截面 中线周长,(命令 UE 参数 ~SECMDF).

KEYAST 截面中扭转配筋位置指示符, (命令 KEYAST 参数 ~SECMDF):

= 0      如果在等效空心截面或实际空心截面腹壁的两侧均设置封闭箍筋(空心截面的默认值)。

= 1      如果仅沿构件外周设置箍筋(实心截面的默认值)。

q               混凝土受压斜压杆与构件纵轴的夹角,(命令 THETA 参数 ~SECMDF):

对于每个规范和每个有效截面,各参数的 默认计算方法详见“前置考虑事项”一节。

3)   获取 截面配筋数据。 Los 截面配筋 数据必须包含在 CivilFEM 数据库中,(参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF)。所需数据如下:

横向配筋

Ast/s         单位长度横向配筋 面积,(命令 ASST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

除上述配筋数据外,也可以通过以下方式 指定配筋率:

Ast            扭转箍筋 面积,(命令 AST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋 间距,(命令 S 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者通过以下数据:

s               箍筋间 距,(命令 S 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

ft              箍筋 直径,(命令 PHIT 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

纵向 配筋

Asl            纵向配筋 总面积,(命令 ASL 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF.

除上述配筋数据外,也可以通过以下方式 指定配筋率:

f               纵向钢筋 直径,(命令 PHIL 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              纵向钢筋数量,(命令 N 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

4)   获取截面中的作用内力. El 作用于截面的扭矩可从 CivilFEM 结果文件 (.RCV) 中获得。

内力           描述

Td                         计算扭矩

5)   混凝土受压 破坏验算。 首先验算 计算扭矩 (Td) 小于或等于混凝土受压斜压杆的 极限扭矩 (Tu1),即应满足:

其中

f1cd           混凝土的 抗压强度

K              轴向力作用下的 折减系数

a              0.60    当仅沿构件外周设置箍筋时;

                 0.75    当在等效空心截面或 实际空心截面壁的两侧均设置闭合箍筋时。           

计算结果分别针对构件的两端存储在 CivilFEM 结果文件的 以下参数中:

TU1                截面能够承受的最大 扭矩,且不会发生混凝土受压破坏。

CRTTU1        计算扭矩 (Td) 与承载力 Tu1.

6)   横向钢筋 极限承载力验算。 承受扭矩 T 的截面,其横向钢筋受拉 极限承载力条件为d es:

其中

fyd             扭转钢筋的 设计强度 (fyd £ 400 N/mm2).

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下 参数中:

TU2                截面能够承受的最大 扭矩,且不会发生横向钢筋受拉破坏。

CRTTU2        计算扭矩 (Td) 与承载力 Tu2

                        如果未定义 扭转横向钢筋,则将该准则标记为 2100.

7)   纵向钢筋 极限承载力验算。 承受扭矩 T 的截面,其纵向钢筋受拉 极限承载力条件为d es:

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

TU3                截面能够承受的最大 扭矩,且不会发生纵向钢筋受拉破坏。

CRTTU3        计算扭矩 (T 与d) 和抗力 T 的关系u3

                        如果未定义扭转纵向钢筋,则该验算指标标记为 2100.

8)   扭转验算指标的求取。扭转验算指标表示截面作用效应值与极限抗力之间的关系:小于 1 时,认为截面满足要求;大于 1 时,认为截面不满足要求。扭转有效性指标定义为:

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_TOT 中。

指标值为 2100 表示某些扭转钢筋未定义。

12.2.3                  剪切和扭转组合验算

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下过程进行验算:

1)   假定剪力为零进行扭转验算。 此验算按照 EHE-08 规范对仅受扭构件验算中所述的相同步骤进行。

2)   假定扭矩为零进行剪切验算。 此验算按照 EHE-08 规范对仅受剪构件验算中所述的相同步骤进行。

3)   混凝土受压破坏条件验算。计算扭矩 (Td) 和计算剪力 (Vrd) 应满足以下条件:

 

其中

 

Tu1            前述各节中得到的混凝土受压破坏扭矩。

Vu1           前述各节中得到的混凝土受压破坏剪力。

该指标值针对构件的每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRTCST 中。

4)   剪切和扭转组合验算指标的求取。该指标综合纯剪切、纯扭转以及混凝土破坏条件验算指标,用于判定截面是否满足要求。其定义为:

 

该指标值针对构件的每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRTTST 中。

指标值为 2100 表示由于某些钢筋未定义,某个分母已被置零。

12.2.4                  剪切配筋设计

按照 EHE-08 规范进行抗剪钢筋设计包括以下步骤:

1)    材料抗力性能的求取。 从与每个横截面关联的材料以及活动时间获取(参见命令 ~CFMP).

fck             混凝土特征强度。

fyk             钢材屈服强度。

fct,m           混凝土的 平均抗拉强度。

2) 获取 截面的几何数据。Los 截面的 几何数据应包含在 CivilFEM 数据库中(命令 ~CSECDMS)。进行抗剪验算所需的数据为:

Ac             混凝土截面的 总面积。

3) 获取与规范相关的几何参数。用于按规范进行抗剪计算的几何参数应 在 CivilFEM 数据库中定义(参见命令 ~SECMDF)。所需数据为:

bw                 在等于有效高度四分之三的高度处截面的 最小宽度(命令 ~SECMDF).

d                   截面的有效高度 (命令 ~SECMDF).

r1             从验算截面起锚固距离等于或大于 d 的受拉纵向钢筋的 几何配筋率(命令 ~SECMDF):

q               角度 混凝土受压斜杆与构件纵轴的 夹角,(命令 THETA 的参数 ~SECMDF):

每项参数针对各规范和每个有效截面的默认计算方法,详见 前置注意事项一节。

4) 获取截面的配筋数据。 En 在 抗剪钢筋设计中,可以指定其角度 a 与构件纵轴的夹角(命令 ALPHA 的参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF)。如果该值为零或未定义,则取 a=90º. El resto de los datos relativos a las armaduras son ignorados.

5) 获取截面上的作用内力。El作用于截面的剪力以及相应的轴力均从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中 获取。

内力                  描述

Vrd                              计算剪力

Nd                               相应的计算轴力

6) 腹板受压承载力极限验算。首先验算计算剪力(Vrd)是否小于或等于 腹板混凝土的斜向抗压强度(Vu1):

其中:

f1cd           混凝土抗压强度

K              轴力作用影响的折减系数

scd           混凝土中的有效轴向应力(压应力为正),考虑受压钢筋所吸收的 压应力。

计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件中的以下参数:

VU1                腹板混凝土斜压破坏时的剪力。

CRTVU1        计算剪力(V与rd)和抗力 Vu1

如果计算剪力大于腹板混凝土斜压破坏所对应的剪力,则无法进行钢筋设计,因此存储该钢筋的参数将标记为 2100.

在这种情况下,该构件将标记为未完成设计。

7) 检查截面是否需要剪力钢筋。首先检查计算剪力 Vd 是否小于无钢筋构件中由混凝土提供的抗力(Vcu):

其中:

 (压应力为正)

d en mm

 限制为 60 MPa

如果截面不需要剪力钢筋,则定义以下参数:

8) 所需横向钢筋的贡献。 如果截面需要剪力钢筋,则截面的有效性条件为:

Vsu               是腹板剪力横向钢筋对抗剪承载力的贡献。

Vcu           是混凝土对抗剪承载力的贡献:

其中:

qe         裂缝倾角的参考角,由下式推导:

sxd, syd    计算正应力,在截面重心处,平行于构件轴线和剪力 Vd 分别为(拉应力为正)

取 

因此,钢筋的贡献应为:

V 的值cu y Vsu 将针对构件的每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

9) 所需钢筋配筋率。 获得剪力钢筋需要承受的作用力后,通过下式计算钢筋:

设计钢筋的单位长度面积将针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

在这种情况下,该构件将标记为已完成设计(前提是该构件的两个截面均已正确完成设计)。

DSG_CRT         设计准则 (Ok 表示构件已完成设计,Not Ok 表示构件尚未完成设计)。

 

12.2.5                  扭转设计

按照 EHE-08 规范进行抗扭钢筋设计包括以下步骤:

1)   获取 材料的抗力性能。 从与各横截面关联的材料以及作用时间中获取(参见命令 ~CFMP).

fck             混凝土 特征抗压强度

fyk             钢材的 屈服强度。

2)   获取 规范相关的几何参数。 用于扭转计算且取决于各规范的几何参数,应根据本手册第 5 章的规定,在各规范对应的构件级数据中定义。所需数据如下:

Ae             有效空心截面的中线 所围面积(命令的 AE 参数 ~SECMDF).

ue             有效空心截面中线的周长 (命令的 UE 参数 ~SECMDF).

KEYAST 截面中扭转配筋位置的指示量, (命令的 KEYAST 参数 ~SECMDF):

= 0      如果在等效空心截面或实际空心截面腹壁的两侧均设置封闭箍筋(空心截面的默认值)。

= 1      如果仅沿构件外周设置箍筋(实心截面的默认值)。

q               混凝土受压斜压杆与构件纵轴的夹角,(命令的 THETA 参数 ~SECMDF):

每项参数针对各规范和每个有效截面的默认计算方法,详见“前置考虑事项”部分。

3)   获取 截面上的作用内力. El 作用于截面的扭矩从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           说明

Td                         计算扭矩

4)   混凝土受压 破坏验算。 首先验算计算扭矩(Td) 小于或等于混凝土受压斜压杆的 极限扭矩(Tu1),即应满足:

其中:

f1cd           混凝土 抗压强度

K              轴力作用 折减系数

a              1.20    当仅沿构件外周设置箍筋时;

                 1.50    当在等效空心截面或实际空心截面壁的两侧均设置封闭箍筋时。           

 

计算结果针对两个端部存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

TU1                截面在不发生混凝土受压破坏的情况下所能承受的最大 扭矩。

CRTTU1        计算扭矩(Td)与抗力 Tu1

如果计算扭矩大于导致混凝土受压破坏的扭矩,则无法进行钢筋设计,因此存储钢筋设计结果的参数将标记为 2100.

             表示横向钢筋

             表示纵向钢筋

 

在这种情况下,该构件将标记为未完成设计。

5)   所需横向 钢筋。 横向钢筋的破坏条件为:

 

其中:

At             构成抗扭横向钢筋的其中一根钢筋的 截面面积。

s               抗扭横向钢筋箍筋之间的间距。

因此,所需横向 钢筋为:

设计得到的横向钢筋单位长度面积,对于构件的两个端部,存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

6)   所需纵向 钢筋。 纵向钢筋的破坏条件为:

其中 Asl 是抗扭纵向钢筋的 面积。

因此,所需纵向 钢筋为:

设计得到的纵向钢筋面积,对于构件的两个端部,存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

如果已对构件的两个端部进行横向钢筋和纵向钢筋设计,则该构件将标记为已完成设计。

DSG_CRT         设计 判据(Ok 表示构件已完成设计,Not Ok 表示构件未完成 设计)。

12.2.6                  剪切与扭转 组合设计

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下 过程进行设计:

1)   假定剪力为零,进行 扭转设计。 此设计按照 EHE-08 规范对仅受扭构件设计中所述的相同步骤进行。

2)   假定扭矩为零,进行 剪切设计。 此设计按照 EHE-08 规范对仅受剪构件设计中所述的相同步骤进行。

3)   验算 混凝土受压破坏条件。 计算扭矩 (Td) 和计算剪力 (Vrd) 应满足以下 条件:

 

其中:

Tu1            第 1 步中得到的混凝土受压破坏 扭矩。

Vu1           第2点得到的混凝土受压破坏剪力。

该判据的值针对构件的每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的 CRTCST 参数中。

4)   计算剪力和扭矩所需的配筋率。 如果满足混凝土受压破坏条件,即混凝土能够承受两种作用效应的组合,则将第1点和第2点计算得到的配筋作为设计配筋,并将构件标记为已设计。

如果不满足混凝土受压破坏条件,则各类配筋对应的参数均设为 2100.

DSG_CRT       设计判据 (Ok 表示构件已完成设计,Not Ok 表示构件已完成设计)。

 

12.3                 按照 EHE-98 进行剪力和扭矩验算

按照 EHE-98 对预应力混凝土结构进行验算和设计的方法与无预应力钢筋混凝土结构相同。该过程见第 11 章。

 

12.4                 根据 Eurocode 2 进行剪力和扭矩验算

根据 Eurocode 2,对预应力混凝土结构的验算和设计采用与非预应力钢筋混凝土结构相同的方法。该过程在第11章中说明。

 

12.5                 根据 ITER Design Code 进行剪力和扭矩验算

根据 ITER Design Code,对预应力混凝土结构的验算和设计采用与非预应力钢筋混凝土结构相同的方法。该过程在第11章中说明。

 


 

12.6                 根据 ACI 318-14 进行剪力和扭矩验算

12.6.1                  剪力验算

1)   获取材料的强度性能。 从与每个横截面关联的材料以及活动时间获取(参见命令 ~CFMP).

f’c             混凝土 强度。

fyk             钢筋 屈服强度。

               轻骨料混凝土 修正系数。

2)   获取截面的几何数据。 截面的几何数据应包含在 CivilFEM 数据库中(参见命令 ~CSECDMS). 剪力验算所需的数据如下:

Ag             混凝土截面 面积。

3)   获取规范相关的几何参数。 用于规范相关剪力计算的几何参数应在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF). 所需数据如下:

bw                 腹板宽度或圆形截面直径(命令中的 BW_VY 或 BW_VZ 参数 ~SECMDF).

d                   从受压边缘纤维至沿 Y 方向受拉纵向钢筋形心的距离(对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维至构件另一半截面中受拉钢筋形心的距离;命令中的 D_Y 或 D_Z 参数 ~SECMDF).

对于每一项参数,针对每种规范和每个有效截面的计算详见“前置考虑事项”部分。

4)   获取截面的配筋数据。 截面的配筋数据应在 CivilFEM 数据库中定义(参见命令 ~RNFDEF y ~RNFMDF). 所需数据如下:

a              钢筋与构件纵轴的夹角,(命令的 ALPHA 参数命令 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

As/s          每单位长度的 钢筋面积,(命令的 AS/S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

除上述钢筋数据外,还可通过以下方式指定配筋率:

As             钢筋各肢的总面积,(命令的 AS 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋间距,(命令的 S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者通过以下数据:

s               箍筋间距,(命令的 S 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

f               钢筋直径,(命令的 PHI 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              钢筋肢数,(命令的 N 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

5)   获取截面上的作用内力. 作用于截面上的剪力以及相应的轴力,均从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           说明

Vu                        计算剪力

Nu                        相应计算轴力

Mu                        相应计算弯矩

6)   计算混凝土提供的抗剪承载力。  首先计算混凝土的承载力(Vc),取以下各值中的较小值:

 

其中:

           混凝土抗压强度(单位为 psi)的平方根(始终取小于 100 psi 的值)。

其中

 

必须满足:

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VC           截面中混凝土提供的抗剪承载力

7)   计算抗剪钢筋提供的抗剪承载力。  钢筋提供的承载力(Vs)按以下公式计算:

其中:

fy              为抗剪钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VS           由横向钢筋提供的 抗剪强度

           

8)   截面的 名义抗剪强度。  名义抗剪强度 (Vn) 是混凝土提供的抗剪强度与剪力钢筋提供的抗剪强度之和:

该名义抗剪强度及其与计算剪力的 比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VN                  截面的 名义抗剪强度。

CRTVN          计算剪力 (Vu) 与抗剪强度 Vn

如果混凝土提供的抗剪强度为零,且截面中未定义剪力钢筋,则 Vn=0,因此将向判定准则赋值 –1。

9)   确定 抗剪判据。 截面的抗剪有效性取决于是否满足以下 不等式:

f               截面承载力 折减系数(对于剪力和扭矩,=0.75)。

因此,抗剪有效性判据定义为:

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的 CRT_TOT 参数中。

如果混凝土提供的抗剪强度为零,且截面中未定义剪力钢筋,则 Vn = 0,因此将向判定准则赋值 2100.

该值 f·Vn 存储在 VFI 中。

12.6.2                  抗扭验算

根据 ACI 318-14 进行构件抗扭验算包括以下步骤:

1)   确定材料的强度性能。 从与每个横截面关联的材料以及有效时间获得(参见命令 ~CFMP).

f’c             混凝土 强度。

fyk             钢筋的 屈服强度。

               轻骨料混凝土 修正系数。

2)   确定规范相关的几何参数。 用于规范相关抗扭计算的几何参数必须在 CivilFEM 数据库中定义(参见命令 ~SECMDF). 所需数据如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令的 BW_VY 或 BW_VZ 参数 ~SECMDF).

d               从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋 形心的距离(对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维到构件 另一半区域受拉钢筋形心的距离,命令的 D_Y 或 D_Z 参数 ~SECMDF).

Acp           由截面外周边 围成的面积(命令的 ACP 参数 ~SECMDF).

Pcp           截面 外周边长(命令的 PCP 参数 ~SECMDF).

Aoh           扭转箍筋所围成的面积,(命令的 AOH 参数~SECMDF).

Ph                 扭转箍筋的周长,(命令的 PH 参数~SECMDF).

AO            剪应力流所围成的面积,(命令的 AO 参数~SECMDF).

每个有效截面中各项参数的计算详见前置考虑事项一节。

3)   获取截面配筋数据。截面的配筋数据应包含在 CivilFEM 数据库中,(参见命令~RNFDEF y ~RNFMDF)。所需数据如下:

横向配筋

Ast/s         单位长度横向配筋面积,(命令的 ASST 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

也可以不输入上述配筋数据,而通过以下参数指定配筋率:

Ast           扭转箍筋面积,(命令的 AST 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

s               箍筋间距,(命令的 ST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

或者通过以下数据:

s               箍筋间距,(命令的 ST 参数 ~RNFDEF o ~RNFMDF).

ft              箍筋钢筋直径,(命令的 PHIT 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

纵向 配筋

Asl            纵向配筋总面积,(命令的 ASL 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

也可以不输入上述配筋数据,而通过以下参数指定配筋率:

fl              纵向钢筋直径,(命令的 PHIL 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

N              纵向钢筋数量,(命令的 N 参数~RNFDEF o ~RNFMDF).

4)   获取截面上的作用内力。作用于截面的扭矩从 CivilFEM 结果文件中获取。

内力           说明

Tu                         计算扭矩

5)   检查是否应考虑扭转效应。仅当计算扭矩(Tu) 满足以下条件时,才考虑扭转效应:

fpc             截面形心处混凝土中的压应力(损失后),单位为 psi。

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其影响,在验算中取为零。

6)   截面尺寸验算。 截面尺寸应满足以下条件 (实心截面):

 

空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上述表达式中用截面的最小厚度替代该值。

这两个因素的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中(实心截面):

空心截面:

7)   扭转名义承载力计算。 扭转承载力(Tn)按以下表达式计算:

其中:

fy              扭转钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

该名义承载力及其与设计剪力的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

TN                   截面的扭转名义承载力

CRTTN          设计扭矩(Tu)与承载力 Tn

纵向钢筋面积由下式给出:

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

ALT                 根据已定义的扭转横向钢筋计算所需的扭转纵向钢筋面积。

CRTALT        所需扭转纵向钢筋面积与已定义扭转纵向钢筋面积之比。

                        如果未定义纵向钢筋,则 Asl=0,因此将向判定准则赋值 2100.

8)   扭转判定准则的确定。截面的抗扭有效性取决于是否满足以下不等式:

实心截面

空心截面      

 

              截面承载力折减系数(对于 剪力和扭矩,=0.75)。

因此,扭转有效性判定准则定义如下:

实心截面:

空心截面

对于单元的每个端部,该值存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_TOT 中。

如果混凝土提供的承载力为零,且截面中未定义扭转钢筋,则将判定准则赋值为 2100.

其值为 f·Tn 存储于参数 TFI 中。

12.6.3                  剪切与扭转组合验算

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下流程进行验算:

1) 检查是否应考虑扭转效应。 仅当计算扭矩(T u) 满足以下条件时,才考虑扭转效应:


 

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其效应,在验算中按零值处理。

2) 检查截面尺寸。 对于剪切与扭转同时作用的情况,截面尺寸应满足:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上述表达式中用截面的最小厚度替代该值。

两个系数的比值分别针对构件两端存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

3) 剪力与扭矩同时作用下的剪切验算。 此验算按照 ACI 318-05 中仅承受剪力构件验算所述的相同步骤进行。

计算结果与剪切验算对应章节中的结果相同。

4) 扭矩与剪力同时作用下的扭转验算。 此验算按照 ACI 318-05 中仅承受扭转构件验算所述的相同步骤进行。

计算结果与扭转验算对应章节中的结果相同。

5) 确定剪切与扭转组合判据。 该判据用于确定截面是否满足要求。定义如下:

该判据的值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_TOT 中。

该判据的值为 2100 时表示:

                        ·   混凝土的抗剪承载力为零,且未定义抗剪钢筋

                        ·   混凝土的抗扭承载力为零,且未定义抗扭横向钢筋

                        ·   未定义扭转纵向钢筋

 

12.6.4                  抗剪设计

根据 ACI 318-14 进行抗剪钢筋设计包括以下步骤:

1)   获取 材料的抗力性能。 从与各横截面关联的材料以及作用时刻获取(参见命令 ~CFMP).

所需数据如下:

f’c             混凝土 抗压强度。

fyk             钢筋 屈服强度。

               轻质混凝土 修正系数。

2)   获取 截面的几何数据。 截面的几何数据应包含在 CivilFEM 数据库中(参见命令 ~CSECDMS)。抗剪验算所需数据如下:

Ag                       混凝土截面 面积。

3)   获取 规范相关的几何参数。 用于抗剪计算且取决于各规范的几何参数应在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF)。所需数据如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令中的参数 BW_VY 或 BW_VZ ~SECMDF).

d                   从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的受拉纵向钢筋形心的距离(对于圆形截面,该距离不应小于从受压边缘纤维到构件另一半中受拉钢筋形心的距离,命令中的参数 D_Y 或 D_Z ~SECMDF).

针对每项规范和每个有效截面,各参数的计算详见“前置考虑事项”一节。

4)   获取 截面的配筋数据。 在抗剪钢筋设计中,可以指定钢筋与构件纵轴之间的角度 a 。该角度应存储在各单元相应的配筋数据中,即命令中的参数 ALPHA ~RNFDEF o ~RNFMDF。如果该值为零或未定义,则取 a=90º. El resto de los datos relativos a las armaduras son ignorados.

5)   获取 截面上的作用内力。作用于截面的剪力以及相应的轴力从 CivilFEM 结果文件中获取。

内力           说明

Vu                        计算 剪力

Nu                        相应的 计算轴力

Mu                        相应的 计算弯矩

6)   计算 混凝土提供的抗剪承载力。  首先计算混凝土的抗力(Vc),取以下各值中的最小值:

其中:

           混凝土抗压强度(单位为 psi)的平方根(始终取小于 100 psi 的值)。

使得

必须满足:

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VC                  混凝土提供的抗剪强度

           

7)   所需钢筋的贡献。为使截面能够承受剪力,必须满足:

因此,钢筋应承受的剪力应为:

如果钢筋应承受的剪力不满足上述不等式,则无法对截面进行配筋设计,因此存储钢筋数据的参数将标记为 2100.

此时,该构件将标记为未完成设计,并转至下一个端部或实体截面。

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

VS                  钢筋提供的所需抗剪强度。

8)   所需配筋率。 获得剪力钢筋应承受的作用力后,按下式计算其配筋:

 其中

fy              为剪力钢筋的屈服强度(不大于 60000 psi)。

设计所得钢筋的单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

此时,该构件将标记为已完成设计(前提是构件两端截面的设计均正确)。

12.6.5                  扭转设计

根据 ACI 318-14 进行扭转钢筋设计包括以下步骤:

1)   获取材料的抗力特性。 从与各横截面关联的材料以及当前活动时间获取(参见命令 ~CFMP).

所需数据如下:

f’c             混凝土强度。

fyk             钢筋屈服强度。

               轻质混凝土修正系数。

2)   获取规范相关的几何参数。 用于按各规范进行扭转计算的几何参数, 应在 CivilFEM 数据库中定义(命令 ~SECMDF)。所需数据如下:

bw                 腹板宽度 或圆形截面直径(命令的 BW_VY 或 BW_VZ 参数 ~SECMDF).

d               距离 从受压边缘纤维到按 Y 方向布置的纵向受拉钢筋形心的距离 (对于圆形截面,该距离不得小于从受压边缘纤维到构件 另一半截面中受拉钢筋形心的距离)(命令的 D_Y 或 D_Z 参数 ~SECMDF).

Acp           面积 围合于截面外周长(命令的 ACP 参数 ~SECMDF).

Pcp           周长 截面(命令的 PCP 参数 ~SECMDF).

Aoh           面积 围合 于扭转箍筋(命令的 AOH 参数 ~SECMDF).

Ph                 周长 扭转箍筋的, (命令的 PH 参数 ~SECMDF).

AO            面积由剪应力流围合的(命令的 AO 参数 ~SECMDF).

对于每个有效截面,各项参数的计算 详见“前置考虑事项”章节。

3)   获取 截面上的作用内力。作用于截面的扭矩 从 CivilFEM 结果文件(.RCV)中获取。

内力           说明

Tu                         计算扭矩

4) 检查是否应考虑扭转效应。

仅当计算扭矩(T 的u) 满足以下条件时,才考虑扭转效应:

如果计算扭矩小于该值,则可忽略其影响;在设计计算中取其为零。

5)   截面尺寸验算。 截面尺寸必须满足以下条件(实心截面):

 

空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph , 则在上述表达式中用截面的最小厚度替代该值。

如果不满足上述关系,则无法进行抗扭配筋设计,因此存储这些配筋的参数将标记为 2100.

             表示横向配筋

             表示纵向配筋

在这种情况下,该构件将标记为未设计,然后转到下一个端部或实心截面。

各系数之比存储在参数中:

   表示纵向配筋

在这种情况下,该构件将标记为未设计,并存储在 TRS_NOOK 组件中;随后程序将转到下一个构件。

两个系数之比存储在 CivilFEM 结果文件中构件的两个端部位置:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

 

6)   所需横向配筋。为使截面能够承受扭矩,必须满足:

Ast            横向配筋中一根箍筋的面积。

s               箍筋间距。

因此,所需横向配筋为:

 

设计得到的横向配筋单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

7)   所需纵向配筋。纵向配筋面积由下式给出:

设计得到的纵向配筋面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

 

如果对构件的两个截面均完成横向配筋和纵向配筋设计,则该构件将标记为已设计。

12.6.6                  剪力与扭矩组合设计

对于同时承受剪力和扭矩的截面,按以下过程进行设计:

1)   验算是否应考虑扭转影响。 仅当计算扭矩 (Tu) 满足以下条件:

如果计算扭矩小于此值,则可忽略其影响,在设计计算中取为零。

2)   截面尺寸验算。 对于剪切和扭转共同作用,截面尺寸必须满足:

a) 实心截面:

b) 空心截面:

对于空心截面,如果截面壁厚小于 Aoh/Ph ,则在上述表达式中以截面的最小厚度替代该值。

如果不满足上述关系,则无法对扭转钢筋进行设计,因此存储这些钢筋的参数将标记为 2100.

             表示横向钢筋

             表示纵向钢筋

在这种情况下,该构件将标记为未完成设计,然后转到下一个端部或实心截面。

这两个系数的比值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中:

a) 实心截面:

 

b) 空心截面:

3)   假定扭矩为零时的剪切设计。 按照 ACI 318-14 中仅承受剪切作用构件的设计所述相同步骤进行。

4)   假定剪切应力为零时的扭转设计。 按照 ACI 318-14 中仅承受扭转作用构件的设计所述相同步骤进行。