13.1                 一般概念

13.1.1                  内力符号约定

下图显示了板中各内力所采用的符号规定。图中所示方向表示内力的正方向。

 

 

Tx	X方向轴力
Ty	Y方向轴力
Txy	面内剪力
Mx	弯矩 en X
My	Y方向弯矩
Mxy	扭矩
Nx	X方向剪力
Ny	Y方向剪力

 

注： M_x, M_y, M_xy, N_x y N_y 在 CivilFEM 中，与 ANSYS 提供的 SMISC 值相反。

 

13.1.2                  钢筋方向

 

对于钢筋混凝土板，考虑三种类型的钢筋：

 

·         复合弯曲配筋 (Axial+Bending)。

·         抗剪钢筋 （Out of plane shear）。

·         面内剪切钢筋 （In plane shear）。

 

注：某些设计方法或规范将面内剪应力与组合弯曲一并考虑。在这些情况下，将得到一组同时承受这些作用的钢筋。

 

下图显示了不同类型的钢筋及其各自的方向。

 

 

 

 

 

13.1.3                  图 de 相互作用

相互作用图是空间（FX, MX, MY）中的一个曲面，包含截面所有破坏状态所对应的内力。在 CivilFEM 中，通过控制点图确定破坏状态。

 

 

控制点是与某种材料及其在截面中的位置相关联的应变限值。如果截面某一控制点处的应变超过该控制点规定的限值，则认为截面已经破坏。因此，控制点限定了应变平面的位置。所以，在破坏状态下，应变平面至少通过截面的一个控制点。

 

在 CivilFEM 中，控制点被定义为材料属性，并根据板截面各点的材料（混凝土或钢筋）将这些属性（控制点）外推至板截面的所有点。因此，用于确定截面应变平面的控制点对应于以下材料属性：

 

控制点 A	EPSmax. 截面任一点处允许的最大拉伸应变，即截面各点允许的最大应变中的最大值（截面包含不同材料时）。
支点 B	EPSmin. 截面任意点允许的最大受压应变，即截面各点允许的最大应变中的最大值。
支点 C	EPSint. 截面内部各点允许的最大受压应变。

 

确定应变平面时采用 Navier 假设。应变平面根据以下方程定义：

                                 EQN.1

其中：

e (z)	板顶点处某点的应变，取决于其在截面 Z 轴上的位置。
eg	截面原点（重心）处的应变。
K	曲率

 

13.1.3.1                   图表构建过程

CivilFEM 使用变量 (e_g,K) 确定板顶点的应变平面（破坏平面）。该过程包括以下步骤：

1. 选择 e_g  在这些变量可达到的极值范围内任意取值，即：

EPSmin（支点 B） <  e_g < EPSmax（支点 A）

如果没有支点 A（因为没有钢筋，或 采用 ACI、AS3600 或 BS8110 规范），则不存在受拉极限， 将其视为无穷大。

2. 定义两个允许的极限应变 EPSmin 和 EPSmax（根据各点的材料确定）
3. 计算板顶点各点的最小破坏曲率（K）。
4. 采用的曲率 K 将是板顶点所有点曲率中的最小值，并满足 K ³ 0.
5. 根据由此获得的曲率 K 以及 e_g（施加在截面重心处的应变）确定板顶点各点 对应的应变 e(z)，使用公式 EQN.1。
6. 根据应变 e(z) 求出板顶点各点对应的应力 s_p进入各点的 应力-应变曲线。由此确定截面内部的应力分布。
7. 对这些应力进行积分，可得到轴力-弯矩 破坏内力偶。

 

注： 在配筋设计过程中，将计算 2 个应力分量： 与固定点相关的分量（对应于混凝土）和 与可缩放点相关的分量（对应于弯曲钢筋）， 最终应力为固定分量产生的应力与可缩放分量产生的应力之和，后者乘以 配筋系数（w).

-       重复步骤 1 至 7，并改变 e_g，并计算相应的破坏内力。因此，每个数值的e_g代表板顶点相互作用图中的一个点。

13.1.4                  复合受弯验算与配筋设计

13.1.4.1                   计算假定

·         验算仅用于满足板顶点的承载力要求，因此不考虑与正常使用条件、最小配筋率或各规范及结构类型规定的配筋布置有关的要求。

·         假定应变平面保持为平面。混凝土和钢材的纵向应变与其到中和轴的距离成正比。

13.1.4.2                   判据定义

复合受弯构件的验算按以下步骤进行：

1.     从 CivilFEM 结果文件（fichero.RCV）中获取板顶点处的作用内力（F, M）.

2.     构建板顶点相互作用图。根据该图（其中包含截面的所有破坏平面），确定破坏应变平面，使其极限内力相对于图心与作用内力成位似关系。

3.     获取板顶点的承载力判据。截面的承载力判据定义为：图中“图心”（图中 A 点）到表示作用内力的点（图中 P 点）的距离与到表示与作用内力成位似关系的极限内力点（图中 B 点）的距离之比。

 

如果判据小于 1.00，即作用于板顶点的内力小于其极限承载力，则截面是安全的。否则（判据大于 1.00），应将该截面视为无效。

13.1.4.3                   配筋设计

本章所述的不同设计方法可根据1.00的判据，在1%的容差范围内提供符合规范要求的配筋。

13.2                 弯曲和扭转 – Wood-Armer方法

13.2.1                  计算假设

1.   板的弯曲配筋设计采用R.H. 木材 y G.S.T. 配筋.

2.   计算出配筋设计弯矩后，对每个顶点进行单向弯曲设计。

13.2.2                  计算过程设计弯矩

获得弯矩Mx, My 和扭矩Mxy由板计算提供并从CivilFEM结果 文件中获得，寻找一对计算弯矩Mx* 和My*，以据此进行配筋设计并覆盖弯矩 Mx, My y Mxy 任意方向。

CivilFEM支持沿两个斜交方向布置配筋：一个方向为单元的X方向，另一个方向与a 单元的Y方向形成角度。该角度a 必须与板顶点的其他特性一起通过命令指定~SHLRNF.

图 13.2‑1 钢筋方向

 

底部钢筋的计算弯矩：

如果两个值中有一个为负值，则上述表达式变为：

1.   当 Mx* < 0

2.   当 My* < 0

顶部钢筋的计算弯矩：

如果两个值中有一个为正值，则上述表达式变为：

1.   当 Mx* > 0

2.   当 My* > 0

根据两个方向上的正、负计算弯矩，按照相应方向的单向受弯计算顶部和底部钢筋。

13.2.3                  单向受弯设计

13.2.3.1                   计算假定

·                混凝土的应力-应变图采用矩形图，该图由一个高度为y的矩形组成，其高度取决于中性轴深度x，其宽度为 f_cd:

 

图 13.2‑2 混凝土矩形应力图

·                钢筋的应力-应变图取为双折线，塑性段为水平线，即：

·                钢筋的重心取在由板各顶点定义的机械保护层所确定的点处。

·                采用以下工程判定准则：只要受拉钢筋能够发挥其最大承载能力，就不配置受压钢筋，即：

 

13.2.3.2                   计算过程

单向弯曲配筋设计包括以下步骤：

1. 获取材料的抗力性能。这些性能取自与板各顶点相关的材料属性；相关属性必须预先在 CivilFEM 数据库中定义（命令 ~CFMP).
2. 获取顶点的几何数据。板顶点的几何数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).
3. 获取配筋数据。单向弯曲设计所需的数据仅为机械保护层；这些数据必须在 CivilFEM 数据库中针对板顶点定义（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).
4. 获取作用内力. 作用弯矩对应于上一阶段计算得到的设计弯矩。
5. 极限弯矩计算. 根据当前采用的规范，通过下式计算极限弯矩：

其中：

b	截面 宽度。
d	有效高度：d = h – rc
h	截面 高度。
rt	受拉钢筋 的机械保护层厚度。
rc	受压钢筋 的机械保护层厚度。
XLim	极限弯矩对应的中和轴 深度：
ecu	混凝土受压边缘纤维的 最大应变。取决于所选规范（材料的 EPSmin 属性）。
esy	屈服极限处的 伸长率：
	fcd 系数
b	混凝土矩形应力图中 受压区的高度： EC2-91 EHE-98 CEB BS8110 NBR6118 IS456 SP52101 SP63133 GB50010 b = 0.8 α = 0.85 EHE-08 EC2-08 ITER b = 0.8，当fcd<50MPa/1.5  当fcd>50MPa/1.5 α = 1.0，当fcd<50MPa/1.5  若 fcd>50MPa/1.5   ACI 318 y ACI ACI 349 AS 3600 AASHTO b = 0.8 如果 fcd £ 4000 psi 如果 fcd > 4000 psi α = 0.85

           

6. 所需配筋计算. 配筋根据计算弯矩 (Md) 大于还是小于极限弯矩确定。 当计算弯矩大于极限弯矩时，同时配置受拉钢筋和受压钢筋，否则 仅配置受拉钢筋。

·         Md £  M_lim

解出 X_n （中性轴深度），通过以下公式计算配筋：

受拉钢筋：

受压钢筋：

·         Md >M_lim

受压钢筋中的应力为：

因此，最终配筋为：

受拉钢筋：       

受压钢筋：

 

7. 设计结果. 设计结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

ASTX     X 上表面钢筋面积。

ASBX    X 下表面钢筋面积。

ASTY     Y 上表面钢筋面积。

ASBY    Y 下表面钢筋面积。

 

13.3                 弯曲及平面内荷载设计——CEB-FIP方法

13.3.1                  计算假设

1.            板的弯曲及平面内荷载配筋设计采用CEB-FIP 1990模式规范方法进行。

2.            钢筋形成正交网格（该网格的方向按照单元的 x 轴和 y 轴确定）。

 

13.3.2                  钢筋等效内力计算

板理想化为分为三层。外层负责提供抵抗弯曲和面内荷载所产生作用的承载力。内层用于在外层之间传递剪切内力。

 

图 13.3‑1 三层板模型

根据单位长度上的内力（m_Sdx, m_Sdy, m_Sdxy, n_Sdx, n_Sdy y v_Sd)，由计算提供并从 CivilFEM 结果文件中获得，可得到以下等效力， 同样为单位长度上的力：

其中：

zx, zy, zv	分别为 x 和 y 方向直接力与剪力之间的力臂。
y	剪力之间的力臂（从板中面到力的距离）。

 

CivilFEM 遵循模型规范的建议，取值为：

其中 h 为整块板的厚度。

因此上述方程变为：

13.3.3                  状态与承载力

得到以下参数：

                                                                 
                             (13.2.8)

                                                                 
                             (13.2-9)

如附图所示

 

图 13.3‑2 承载体系

 

根据点所在的区域（a_x, a_y），应遵循的步骤说明如下（如果 |v_Sd| » 0，则根据 n 的符号进行判断_Sdx y n_Sdy， 以确定该点将落在哪个区域）。为平面内荷载提供承载力的内部体系可分为 4 类：

情况I -        钢筋在两个方向上均处于受拉状态，混凝土处于斜向受压状态。

 

 

情况II -       钢筋在y方向受拉，混凝土处于斜向受压状态。

 

 

情况III -      钢筋在x方向受拉，混凝土处于斜向受压状态。

 

 

情况IV -     混凝土处于双轴受压状态。

 

 

对于极限状态，应根据具体情况考虑以下承载力：

 

情况	钢筋	混凝土
I	fytd	fcd2
II	fytd	fcd2
III	fytd	fcd2
IV	fytd	fcd1

 

其中：

f_ytd = f_ytk / g_s      受拉钢筋的计算强度

f_cd2 = 0.60 [1 - f_ck/250] f_cd     (MPa)

f_cd1 = 0.85 [1 - f_ck/250] f_cd     (MPa)

 

13.3.4                  验算示意图

假定板配有一张局部正交、间距为 a 的钢筋网_x y a_y.

其中 q 混凝土斜压杆与钢筋 X 形成的 角度，该角度由用户定义，唯一条件为 1/3 ³ tan q ³ 3 （默认取 q = 45º).

尺寸为 a 的单元所承受的应力为_x x a_y：

n_px = a_y ^. n_pSdx

n_py = a_x ^. n_pSdy

v_px = a_x ^. v_pSd

v_py = a_y ^. v_pSd

一般而言，v_px ¹v_py

 

13.3.4.1                   情况 I

采用压杆-拉杆模型法， 所采用的桁架如下：

 

 

在节点 A 处应用力平衡条件

 

 

 

由节点 B 的平衡条件可得：

 

 

 

为检验这些应力是否满足允许值，需研究混凝土的抗压强度。混凝土面积为：

混凝土压杆中的最大压应力为：

将其与 f 的数值进行比较_cd2 以获得混凝土最大压缩准则：

13.3.4.2                   情况 II

 

 

根据节点 A 的平衡

 

 

Nh1 cosq + Nh2 cosq = n_px

Nh1 sinq - Nh2 sinq = -V_py

 

根据节点 B 的平衡

 

 

Na2 = sinq (Nh1+Nh2) + n_py

 

混凝土压杆中的最大压应力为：

与 f 的值进行比较_cd2 用于获得混凝土最大受压准则：

 

13.3.4.3                   情况 III

 

 

根据节点 B 的平衡

 

 

Nh1 cosq - Nh2 cosq = v_px

Nh1 sinq + Nh2 sinq = n_py

 

根据节点 A 的平衡

 

 

Na1 = (Nh1 + Nh2) cosq + n_px

 

混凝土压杆中的最大压应力为：

与 f 的值进行比较_cd2 以获得混凝土最大压缩准则：

 

13.3.4.4                   情况 IV- 假定钢筋（圆钢筋）设有支撑

在这种情况下，拉压杆桁架如下：

 

 

超静定结构，分解为两种荷载工况。

 

 

由于存在对称性，这些方程易于求解。

-                     结构 1 的求解：

1. 节点 A

 

 

2Nh ^. cos q + Na1 = n_px

 

·         节点 B                  

 

 

2Nh ^. sin q + Na2 = n_py

 

·         位移协调

其中

Ah = 混凝土压杆面积

Aa1 = 水平配筋率

Aa2 = 竖向配筋率

Eh = 混凝土弹性模量

Ea = 钢材弹性模量

a = 单元的水平尺寸 (ax)

b = 单元的竖向尺寸 (ay)， (b/a = tg q)

 

混凝土斜压杆在变形前的长度为

 

对该表达式求微分：

但是 Da y Db 必须与钢筋的变形量相等：

          

y DL 与混凝土斜压杆的变形：

 

 

由所得方程可建立如下线性方程组：

 

 

求解后得到：

 

 

-                     方程 2 的求解：

反对称性 荷载的反对称性使中央杆件 （钢材）不参与工作，因此方程 2 为静定方程，得：

 

 

Nh2 sinq + Nh1 sinq = v_py

Nh2 cosq - Nh1 cosq = 0

 

因此

 

 

 

工况 IV 中的总作用   

将作用 1 和 2 相加，最终得到：

 

 

其中

 

 

在圆钢筋设置支撑的假定下，Na1 和 Na2 的符号可以任意，+ 号表示受压，- 号表示受拉。

 

13.3.4.5                   情形 IV - 假定钢筋未设置支撑

在这种情况下，去除处于受压状态的钢拉杆后，可能出现两种互斥的桁架情况，且两者均为静定桁架：

·         情况 1

 

 

根据节点 A 的平衡

 

 

Nh1 cosq + Nh2 cosq = n_px

Nh1 sinq - Nh2 sinq = v_py

 

根据节点 B 的平衡

 

 

Na2 = sinq (Nh1+Nh2) - n_py > 0

 

·         情况 2

 

 

根据节点 B 的平衡

 

 

Nh1 cosq - Nh2 cosq = v_px

Nh1 sinq + Nh2 sinq = n_py

 

根据节点 A 的平衡

 

 

Na1 = sinq (Nh1 + Nh2) - n_px > 0

 

·        讨论

出现这种情况时，程序会查找两种情况中的哪一种导致

Nh1, Nh2 ³ 0                       y          Na1, Na2 ³ 0

选择发生该情况的那一种。

如果在两种情况中均无法获得所需的符号 则在未对钢筋圆杆进行支撑的情况下，无法使应力状态达到平衡。

混凝土压杆中的最大压应力为：

将其与 f 的值进行比较_cd1 以得到混凝土最大压应力准则：

13.3.4.6                   符号约定

在所有情况下，正号均对应于示意图中绘出的结果。

13.3.4.7                   钢筋配筋率

在所有情况下，板单位长度内的钢筋配筋率为

 

 

13.3.5                  中间层钢筋验算

应采用 CEB-FIP1990 模型规范第 6.4.2.5 条所述的验算方法。

 

 

主剪应力为

 

 

其与 y 轴形成的角度由 下式给出

 

 

需进行的验算为 V1 £ V_Rdl

 

 

 

其中 d 为总高度减去机械保护层厚度 （单位为 mm），且 r_x, r_y 受拉最严重区域的配筋率。

 

13.3.6                  必要参数

13.3.6.1                   常规

·         材料属性显示于13.3.3.

·         z 参数_x, z_y, z_v e y，这些参数对每个单元定义为各点截面高度的分数。P对于 CivilFEM 的那些采用模型规范第 6.5.4 节中的建议。

 

 

 

·         指示构件中的钢筋是否设有支撑的参数。

·         角度 q 混凝土压杆与X方向钢筋（构件X轴）所形成的角度。默认取 q = 45º（尽管任何满足1/3 ³ tan q ³ 3).

 

 

13.3.6.2                   在验算中

板单位长度的Va1和Va2配筋率。

 

13.4                 按正交方向法进行设计

13.4.1                  计算假定

1.    钢筋设计按各钢筋方向分别进行压弯计算。

2.    钢筋形成正交网格（该网格的方向取构件的X轴和Y轴方向）。

13.4.2                  配筋内力

用于计算的内力为弯矩 (M^*_x, M^*_y) 和轴力 (T^*_x, T^*_y) 沿钢筋方向的内力，按以下方式确定：

若忽略扭矩和剪切力（膜内力）：

 

 

 

如果考虑扭矩（M_xy) 以及剪切应力或膜力（T_xy) CivilFEM 进行两次验算（分别将剪切力作为拉力和压力），并选取最不利的结果（配筋量较大者）：

            1)

 

 

 

            2)

  

  

如果考虑扭矩（M_xy) 以及剪切应力或膜力（T_xy) no:

 

其中 X 和 Y 为板弯曲钢筋的正交方向。

13.4.3                  钢筋的最大允许应力/应变

钢筋按以下条件之一进行设计：

• 最大允许应变采用材料中定义的值（EPSMAX）。在相互作用图中将其作为支点 A。 这是极限状态的典型假设。
• 指定最大允许应力（参见命令 ~CHKCON y ~DIMCON). 这是正常使用极限状态下用于控制裂缝的典型假设。

13.4.4                  验算与设计

13.4.4.1                   计算过程

根据正交方向法进行钢筋验算或设计包括以下步骤：

1)    获取 材料的抗力性能。 这些属性取自与板的每个顶点相关联的材料属性，这些属性必须 预先在 CivilFEM 数据库中定义（命令 ~CFMP).

2)    获取 顶点的几何数据。 板顶点的几何数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).

3)    获取 配筋数据。 所需数据仅为机械保护层厚度，这些数据必须在 CivilFEM 数据库中针对板顶点进行定义（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).

4)    获取 作用内力. 作用弯矩和轴力是在单元的 X 和 Y 方向上获得的（T^*_x, T^*_y, M^*_x, M^*_y).

5)    验算或 设计. 根据当前规范，采用针对混凝土截面偏心受压设计所述的控制点图进行验算或设计。

在验算情况下，将获得偏心受压验算准则，其定义与采用控制点图进行验算时相同，每个方向各一个。

对于设计，所有钢筋均视为可按比例调整，因此配筋系数是上下部钢筋必须乘以的数值，以严格满足规范要求。

6)    验算 结果. 验算结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

CRT_X         X 方向的准则。

CRT_Y         Y 方向的准则。

T_X               X 方向的设计轴力。

M_X              X 方向的设计弯矩。

T_Y               Y 方向的设计轴力。

M_Y              Y方向设计弯矩。

7)    设计结果。设计结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

ASTX	X方向顶面配筋率。
ASBX	X方向底面配筋率。
ASTY	Y方向顶面配筋率。
ASBY DSGCRTX DSGCRTY	Y方向底面配筋率。 X方向设计准则。 Y方向设计准则。
N_X	X方向设计轴力
M_X	X方向设计弯矩
N_Y	Y方向设计轴力
M_Y	X方向设计弯矩

13.5                 根据最不利方向法进行设计

13.5.1                  简介

该校核方法的目的是采用一种基于 CAPRA-MAURY 所提出方法的设计方法对板壳进行配筋，该方法同时考虑弯矩（M_xx, M_yy）和扭矩 （M_xy），以及轴力（N_xx, N_yy）和剪力（N_xy).

该方法所要解决的问题是获得一组上部钢筋（A_xt, A_yt）和下部钢筋 （A_xb, A_yb），使其平衡现有内力并具有最小重量，即

A_xt + A_yt + A_xb + A_yb = 最小值

 

假定钢筋彼此正交，并沿构件的 X 轴和 Y 轴布置。

13.5.2                  配筋内力

考虑一个平面，其法线位于板壳平面内，并与构件 X 轴正方向形成角度 q，则内力（M，T）为

 

 

M(q) = M_x cos ² q + M_y sin² q - M_xy sin 2q

T(q) = T_x cos² q + T_y sin² q - T_xy sin 2q

 

根据这些数值，在截面上按压弯构件进行计算，确定钢筋 A_qt y A_qb 为平衡内力所需的数量。

应满足以下条件

 

A_xt cos² q + A_yt sin² q  ³ A_qt

A_xb cos² q + A_yb sin² q  ³ A_qb

为解决该问题，分别对底部总配筋和顶部总配筋进行最小化。对于底部配筋，计算方法如下：

 

 

13.5.3                  钢筋中的最大允许应力/应变

钢筋按以下条件之一进行设计：

• 最大允许应变为材料中定义的应变（EPSMAX）。在相互作用图中将其作为枢轴 A。此为极限状态的典型假设。
• 指定最大允许应力（参见命令 ~CHKCON y ~DIMCON). 此为服务极限状态的典型假设，用于控制裂缝。

13.5.4                  验算与配筋设计

13.5.4.1                   计算过程

根据最不利方向法进行钢筋验算或配筋设计包括以下步骤：

1)    获取材料的抗力性能。 这些性能取自与板的每个顶点相关联的材料属性，这些属性必须预先在 CivilFEM 数据库中定义（命令 ~CFMP).

2)    获取顶点的几何数据。 板顶点的几何数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).

3)    获取配筋数据。 所需数据仅为机械保护层厚度，这些数据应在 CivilFEM 数据库中针对板顶点进行定义（命令 ~SHLRNF y ~SHLMDF).

4)    作用内力的获取。对于每个方向 q 可得到一组弯矩—轴力，具体如前文所述。

5)    验算或配筋设计。根据当前采用的规范，使用针对混凝土截面压弯配筋设计所述的控制点图进行验算或配筋设计。

在验算情况下，可得到压弯验算准则，其定义与通过控制点图进行验算时相同。

6)    验算结果。验算结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

M                   用于评估该准则的弯矩。

N                   用于评估该准则的轴力。

CRT_TOT    总准则。

7)    配筋设计结果。配筋设计结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

MT                 用于上部钢筋设计的弯矩。

NT                 用于设计上部钢筋的轴力。

MB                用于设计下部钢筋的弯矩。

NB                 用于设计下部钢筋的轴力。

CRT_T          上表面的判定准则。

CRT_B         下表面的判定准则。

ASTX            上表面 X 方向的配筋率。

ASBX           下表面 X 方向的配筋率。

ASTY            上表面 Y 方向的配筋率。

ASBY           下表面 Y 方向的配筋率。

DSG_CRT   总体设计准则。

13.6                 根据欧洲规范 2（ENV 1992-1-1:1991）进行抗剪验算和设计

13.6.1                  初始参数定义

根据欧洲规范 2 进行抗剪验算或设计需要一系列参数，具体如下所述：

1)    材料的 强度特性。 取自与板的每个顶点及当前活动时段相关联的材料属性（参见命令 ~CFMP). 所需数据如下：

f_ck      混凝土特征 强度。

f_yk      钢材 屈服强度。

g_c       混凝土 折减系数。

g_s       钢材 折减系数。

2)    板角点的 几何数据。

th      板角点的 厚度（命令 ~SHLRNF).

3)    几何 参数。 所需数据如下：

c    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令 ~SHLRNF)。如果定义了不同的机械保护层厚度（MCXT, MCXB, MCYT, MCYB），则取各方向受拉最不利面的钢筋 中较大的保护层厚度。

r₁ 每米板的受拉纵向钢筋 配筋率：

其中：

A_ss    受拉钢筋面积（命令 ~SHLRNF).

q        角度混凝土受压斜压杆与构件 纵轴之间的夹角，（命令 的 THETA 参数~SHLRNF):

0.4 < cotan q < 2.5

4)    板顶点的 配筋数据。构件板顶点的配筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见 命令 ~SHLSHR）。所需数据如下：

A_ss    单位面积配筋面积， （命令 的 ASS 参数~SHLSHR).

除上述配筋数据外，也可通过以下参数指定配筋率：

sx, sy       板各方向的钢筋间距， （命令 的 SX 和 SY 参数~SHLSHR).

f               钢筋直径 （命令 的 PHI 参数~SHLSHR).

Nx, Ny     板各方向单位长度内的钢筋根数 （命令 的 NX 和 NY 参数~SHLSHR).

5)    板上的 作用内力。板上作用的剪力以及相应的轴力取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。 

设计 剪力（) 根据 X 和 Y 方向的剪力获得 

 

其相对于 Y 轴形成一个角度

采用的计算轴力为各个方向中的最大压应力，同时考虑 X、Y 方向的轴力以及剪切应力，并使用莫尔圆应力变换方程。

 

纵向钢筋的总配筋率 根据 X 和 Y 方向的配筋率，按照 CEB-FIP Model Code 1990 (article  6.4.2.5.) 计算：  

13.6.2                  抗剪验算

13.6.2.1                   检查板角是否需要配置抗剪钢筋。

首先检查计算剪力是否小于或等于抗剪计算承载力 (V_Rd1):

 

其中：

t_Rd =    基本抗剪计算强度，该值根据混凝土的不同强度等级 取以下 N/mm 数值²:

fck	12	16	20	25	30	35	40	45	50
tRd	0.18	0.22	0.26	0.30	0.34	0.37	0.41	0.44	0.48

对于 f 的其他取值_ck 在相应区间内进行线性插值。对于 f 的取值_ck < 12 时，在 0 和 0.18 之间进行插值。对于 f 的取值_ck > 50 时始终取 t_Rd = 0.48.

         其中 th 和 c 以米为单位。

        其中 N_Sd  为伴随轴力（受压为正）。

如果板端点处未定义抗剪钢筋，则应验算设计剪力（V_Sd) 不超过混凝土受压斜压杆的抗力（V_Rd2):

 

其中  (f_ck en N/mm²)

如果板端点承受轴向压力 V_Rd2 按下式折减：

其中  为轴力作用下混凝土中的有效平均应力。

本计算阶段的结果将针对每个端部以以下参数的形式写入 CivilFEM 结果文件：

VRD1                    不考虑钢筋时的 设计抗剪承载力。

CRVRD1              设计剪力（V 与_Sd) 和抗力 V 之比_Rd1.

如果板角承受轴向拉力，且 V_Rd1=0，则将 CRVRD1 赋值为 2¹⁰⁰.

如果未定义抗剪钢筋，还将填入以下结果：

VRD2                    板角在混凝土受压斜压杆不耗尽的情况下所能承受的最大 计算剪力。如果板角承受轴向压力，则取折减值。

CRVRD2              计算剪力 (V 与_Sd) 和承载力 V_Rd2.

如果板角承受轴向压力，且 V_Rd2,red=0，则将 CRVRD2 赋值为 2¹⁰⁰.

13.6.2.2                   需要抗剪钢筋的构件验算

配筋截面的抗剪承载力 (V_Rd3) 当 q = 45º 时采用标准方法计算；当 q  ¹ 45º.

进行如下验算：

V_cd        为混凝土的 贡献值：

V_cd = V_Rd1      标准方法 (q = 45º)

V_cd = 0            变角度斜压杆方法 (q  ¹ 45º)

V_wd      为抗剪钢筋的 贡献值。

抗剪钢筋的贡献值由下式给出：

其中  当 采用斜压杆方法时。

本情况下，混凝土受压斜压杆的承载力耗尽验算采用：

如果存在轴向压力，则根据该节所述准则 减小此值。

受拉纵向钢筋中的轴向拉力增量也通过下式 计算：

此计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，作为以下 参数：

VWD                     抗剪钢筋 对抗剪承载力的贡献。

 

VRD3                    剪力设计 承载力。

CRVRD3              设计剪力（V 与_Sd）和承载力 V_Rd3.

如果 V_Rd3=0，则将 CRVRD3 赋值为 2¹⁰⁰.

如果板节点定义了抗剪钢筋， 还将写入相应参数：

VRD2                    板可承受的最大 剪力设计应力，且不会耗尽混凝土受压斜压杆的承载力。如果板承受轴向 压力，则对应于折减值。

 

CRVRD2              设计剪力（V 与_Sd）和承载力 V_Rd2.

如果板节点承受的轴向压力使得 V_Rd2,red=0，则将 CRVRD2 赋值为 2¹⁰⁰.

由于剪力所需增加的纵向钢筋量分别存储在板顶面和底面的 ASST 和 ASSB 中。

13.6.2.3                   抗剪准则

抗剪准则表示板节点在作用效应下是否有效（小于 1 表示板节点符合 规范要求，大于 1 表示板节点无效）。此外，还可反映作用效应与板的 极限承载力之间的差距。抗剪有效性准则定义为：

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 CRT_TOT。

值为 2¹⁰⁰ 在此判据中表明 V_Rd1,red o V_Rd3 已为零。

13.6.3                  抗剪设计

13.6.3.1                   检查板顶点是否需要抗剪钢筋

首先检查计算剪力（V_Sd) 小于或等于计算抗剪承载力（V_Rd1):

其中：

t_Rd =    基本计算抗剪承载力，其数值根据混凝土的不同强度等级 取以下 N/mm 值²:

fck	12	16	20	25	30	35	40	45	50
tRd	0.18	0.22	0.26	0.30	0.34	0.37	0.41	0.44	0.48

对于 f 的其他取值_ck 在相应区间内进行线性插值。对于 f 的取值_ck < 12 时，在 0 和 0.18 之间进行插值。对于 f 值_ck > 50 始终取 t_Rd = 0.48.

         取 th 和 c，单位为米。

        其中 N_Sd 为同时作用的轴力（受压为正）。

该计算阶段的结果将针对构件的每个端部写入以下参数：

VRD1                    不考虑板内配筋时的 抗剪计算承载力

 

CRVRD1              计算剪力（V 之间的比值_Sd）与承载力 V_Rd1

                         

13.6.3.2                   混凝土受压斜压杆所能承受的最大剪力

必须满足：

其中    (f_ck en N/mm²)

如果板角承受轴向压力 V_Rd2 将根据以下公式折减：

其中  为轴向力作用下混凝土中的有效平均应力。

存储以下结果：

VRD2                    板角在混凝土受压斜压杆不发生破坏的情况下所能承受的最大 抗剪计算内力。如果板角承受轴向压力，则取折减后的值。

CRVRD2              计算剪力（V 之间的比值_Sd）与承载力 V_Rd2

如果板的顶点承受的轴向压力使得 V_Rd2,red=0，将值 2 赋给 CRVRD2¹⁰⁰.

如果计算剪力大于使混凝土受压斜压杆达到承载力极限的剪力，则无法对钢筋进行设计，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。

 

13.6.3.3                   所需横向钢筋的贡献

板节点受剪的有效性条件为：

V_cd        表示混凝土的贡献，并且等于 V 的值_Rd1，即上一点计算得到的值。

V_wd      表示抗剪钢筋的贡献。

因此，钢筋的贡献应为：

如果为混凝土受压斜压杆的角度指定的值（q）为 45º，则采用标准化方法；如果不同，则采用可变倾角斜压杆方法：

q = 45              à  标准化方法                                           à   V_cd = V_rd1

q ¹ 45º            à  可变倾角斜压杆方法        à       V_cd = 0

V 的值_wd 对于构件的每个端部，存储在以下参数中：

13.6.3.4                   所需配筋率

获得剪切钢筋所需承受的内力后，按以下公式计算剪切钢筋：

如果 q ¹ 45º（可变倾角压杆法）还需校核：

单位面积内的钢筋面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中：

在此情况下，构件将被标记为已完成配筋设计（前提是构件所有端部的配筋设计均正确）。

如果无法完成配筋设计，则将钢筋赋值为  2¹⁰⁰ ，并将构件存储为未完成配筋设计。

 

13.7                 根据欧洲规范 2（EN 1992-1-1:2004/AC:2008）和 ITER Design Code 进行剪切校核与设计

13.7.1                  初始参数定义

根据欧洲规范 2（EN 1992-1-1:2004/AC:2008）和 ITER Design Code 进行剪切校核或设计需要一系列参数，具体如下：

1)   材料的抗力性能。 这些参数取自与板的各个顶点及活动时间相关联的材料属性（参见命令 ~CFMP). 所需数据为：

f_ck             混凝土 特征强度。 .

f_cd                 混凝土的 计算强度。

f_yk             钢材的 屈服强度。

f_wd            受剪钢筋的 计算强度。

g_yc             混凝土的 强度折减系数。

g_s              钢材的 强度折减系数。

2)   板角的 几何数据。

th             板角的 厚度（命令 ~SHLRNF).

3)   几何 参数。 所需数据如下：

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令 ~SHLRNF)。如果定义了不同的机械保护层厚度（MCXT, MCXB, MCYT, MCYB），则取各方向受拉最严重一侧钢筋的最大保护层厚度。

r₁             每米板的受拉纵向钢筋 配筋率：

其中：

A_ss            受拉钢筋面积（命令 ~SHLRNF).

q               角度 混凝土受压斜压杆与构件 纵轴之间的角度，（命令 THETA 参数~SHLRNF):

1.0 £ cotan q £ 2.5               欧洲规范 2（EN 1992-1-1:2004/AC:2008）

1.0 £ cotan q £ cotan q₀      ITER 设计 规范

如果 平均应力为受压应力（s_cp>0): cotan q₀ = 1.2 + 0.2 s_cp/f_ctm

如果平均应力为 受拉应力（s_cp<0): cotan q₀ = 1.2 + 0.9 s_cp/f_ctm ³ 1

4)    板顶点的配筋 数据。 构件板顶点的配筋数据应包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令~SHLSHR）。所需数据如下：

A_ss            单位面积配筋面积（命令 ASS 的参数~SHLSHR).

除上述配筋数据外，也可通过以下方式指定配筋率：

sx, sy       板各方向的钢筋间距（命令 SX 和 SY 的参数~SHLSHR).

f               钢筋直径（命令 PHI 的参数~SHLSHR).

Nx, Ny     板各方向单位长度内的钢筋根数（命令 NX 和 NY 的参数~SHLSHR).

5)    板上的作用内力。板上作用的剪力以及相应的轴力取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。该内力取决于采用组合不同方向进行验算/设计，还是分别对两个方向进行验算/设计（参见命令~CHKCON)..

      在按独立方向进行验算的情况下，分别进行两次验算/设计，计算剪力（) 分别等于 Nx 和 Ny，计算轴力（) 分别等于 Tx 和 Ty。纵向配筋率取为 y  ，分别用于每次验算/设计。

在考虑两个方向相互作用进行验算的情况下，计算剪力（）根据 X 和 Y 方向的剪力获得 

其相对于 Y 轴形成 一个角度

所采用的计算轴力是 所有方向中最大的压缩应力，同时考虑 X、Y 方向的轴力以及剪应力，并采用 莫尔圆应力变换方程进行计算。

纵向钢筋的总配筋率 根据 LL.123（EN 1992-2:2005 附录 LL），由 X 和 Y 方向的配筋率计算得出：

在两种情况下，设计剪力值均可减小

13.7.2                  剪力验算

13.7.2.1                   检查板顶点是否需要抗剪配筋。

首先检查计算剪力 (V_Ed) 是否小于或等于计算抗剪承载力 (V_Rd,c):

在限制条件下

其中：

 

 

根据第6.2.2.6条，用于验算的 计算剪力 对于位于距 处一定距离的端部，可将其减小 支座的 （为向程序指明支座的位置，应在命令中输入一个节点组件的名称）。在此情况下， 将其 乘以系数. 如果  取为.

 

如果截面中还定义了抗剪钢筋，则验算 V_Ed 不超过钢筋的抗剪承载力与

斜压杆未因受压破坏时的最大 抗剪承载力中的较小值

欧洲规范2 (EN 1992-1-1:2004/AC:2008)：

ITER设计规范：

其中：

抗剪钢筋不得 超过以下数值（仅适用于欧洲规范2）：

计算此阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，内容如下：

如果未定义抗剪钢筋，还将填入以下结果：

13.7.2.2                   抗剪验算标准

抗剪验算标准表示截面在作用效应下是否有效（如果小于 1，则截面满足规范要求；如果大于 1，则截面无效）。此外，还可反映作用效应与截面极限抗力之间的接近程度。抗剪有效性标准定义为：

数值 2¹⁰⁰ 在此判据中表示 V_Rd,c, V_Rd,s o V_Rd,最大为零。

13.7.3                  抗剪设计

13.7.3.1                   检查板角是否需要配置抗剪钢筋

首先检查设计剪力 (V_Ed) 是否小于或等于设计抗剪承载力 (V_Rd,c):

满足以下 限制条件：

其中：

 

根据第 6.2.2.6 条，用于验算的设计剪力 对于位于距其一定距离处的端部，可以 减小 支座（为向程序指示支座的位置，需要在命令中输入节点组件的名称）。在这种情况下，数值  乘以系数 . 如果  取 .

 

该计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，参数如下：

13.7.3.2                   混凝土受压斜压杆所能承受的最大剪力

检查 V_Ed 不超过受压斜压杆未发生破坏时的最大抗剪承载力

欧洲规范 2 (EN 1992-1-1:2004/AC:2008)：

ITER Design Code：

其中：

存储以下 结果：

如果计算剪力大于导致混凝土受压斜压杆破坏的剪力，则无法进行钢筋设计，因此存储钢筋配筋率的参数将标记为 2¹⁰⁰。在这种情况下，该单元将标记为未设计。

注：根据不同机械保护层（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB）取用的 d (= thk-mc) 值，是各方向采用受拉最严重钢筋保护层时所得值中的最小值

 

13.7.3.3                   所需钢筋配筋率

钢筋应承受的 内力

 单位长度的 抗剪钢筋按下式计算

并且还应验算 （仅适用于《欧洲规范2》）：

如果无法进行设计，则将钢筋赋值为 2¹⁰⁰，并将该单元存储为未设计。剪力引起的所需纵向钢筋增量分别存储在板顶面和底面的变量 ASST 和 ASSB  中。

如果单元已完成设计，设计准则为 1；如果单元未完成设计，则为 0。该计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，作为以下参数

13.8                 根据 EHE-98 进行抗剪验算和设计

13.8.1                  初始参数定义

根据 EHE-98 规范进行抗剪验算或设计 需要一系列参数，具体如下：

1)   材料的 强度特性。 这些参数取自与板的每个顶点及激活时刻相关联的材料属性（参见命令 ~CFMP). 所需数据为：

f_ck             混凝土 特征强度。

f_yk             钢材 屈服强度。

g_c              混凝土 折减系数。

g_s              钢材折减系数。

2)   板顶点的几何数据。

th             板顶点厚度（命令 ~SHLRNF).

3)   几何参数。 所需数据如下：

c                    弯曲钢筋的机械保护层（命令 ~SHLRNF）。如果定义了不同的机械保护层（MCXT, MCXB, MCYT, MCYB），则取各方向受拉最严重一侧钢筋的最大保护层。

r₁             每米板宽纵向受拉钢筋的配筋率：

其中：

A_ss            受拉钢筋面积（命令 ~SHLRNF).

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

0.5 < cotan q < 2.0

4)   板角钢筋数据。 构件板角的钢筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLSHR）。所需数据如下：

A_ss            单位面积的钢筋面积（命令的 ASS 参数 ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，也可通过以下方式指定配筋率：

sx, sy       板各方向钢筋之间的间距（命令的 SX 和 SY 参数 ~SHLSHR).

f               钢筋直径（命令的 PHI 参数 ~SHLSHR).

Nx, Ny     板各方向单位长度内的钢筋数量（命令的 NX 和 NY 参数 ~SHLSHR).

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

计算剪力 （V_rd) 根据 X 和 Y 方向的剪力  计算得到

其与 Y 轴形成 一个角度

采用的计算轴力是 考虑 X、Y 方向轴力以及剪应力，并根据莫尔圆应力变换方程 在所有方向中取最大的压应力。

 

纵向钢筋总配筋率 根据 X 和 Y 方向的配筋率计算，依据 CEB-FIP Model Code 1990 （article  6.4.2.5.）： 

13.8.2                  抗剪验算

13.8.2.1                   腹板受压承载力耗尽验算

首先验算计算剪力（V_rd） 是否小于或等于斜压承载力（V_u1):

其中：

f_1cd      混凝土 抗压强度

f_1cd = 0.60 f_cd

K         轴力作用 折减系数

s’_cd      有效 轴向应力（受拉为正）

本计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，作为以下参数：

VU1                  斜压破坏 极限剪力。

CRTVU1          计算剪力（V 与_rd）和抗力 V_u1

13.8.2.2                   受拉破坏验算

验算计算剪力（V_rd）是否 小于或等于腹板受拉剪力（V_u2):

V_su        表示腹板剪切横向钢筋对 抗剪承载力的贡献。

V_cu      表示混凝土对 抗剪承载力的贡献。

无剪切钢筋 构件

如果未定义剪切钢筋：

其中：

            th y c en mm

配置抗剪钢筋的构件

如果已定义抗剪钢筋：

其中 A_s/s 是抗剪钢筋的单位长度面积

在此情况下，混凝土对抗剪承载力的贡献为：

其中：

   如果 

    如果 

q_e        裂缝倾角的 参考角，由下式推导得出：

f_ct,m      混凝土平均抗拉强度，取正值

s_xd, s_yd           计算正应力，在 重心处，平行于构件轴线和剪力 V_d 分别（正拉力）

取       s_yd = 0    à 

还通过以下公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                      剪力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 之间的比值_rd) 与承载力 V_u2.

如果 V_u2 = 0 时，判据 CTRVU2 赋值为 2¹⁰⁰.

剪力引起的所需纵向钢筋增量分别存储在 ASST 和 ASSB 中（分别对应板的顶面和底面）。

13.8.2.3                   抗剪判据

抗剪判据表示板顶点在作用效应下是否有效（小于 1 时，板顶点符合规范要求；大于 1 时，板顶点无效）。此外，该判据还反映作用效应与板的极限承载力之间的接近程度。抗剪有效性判据定义为：

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 CRT_TOT。

值为 2¹⁰⁰ 在此判据中表示拉力导致的抗剪承载力 (V 被取消_u2) 在两个方向之一中。

13.8.3                  抗剪设计

13.8.3.1                   腹板受压破坏验算

首先验算计算剪力 (Vrd) 是否小于或等于 腹板混凝土的斜向受压承载力 (Vu1)：

其中：

f_1cd      混凝土的 抗压强度

f_1cd = 0.60 f_cd

K         轴力作用 折减系数

s’_cd       有效轴向 应力（拉力为正）

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：

VU1                       腹板混凝土斜向受压破坏时的 极限剪力。

CRTVU1               计算剪力 (V 与_rd) 和承载力 V 之间的比值_u1

如果计算剪力大于导致混凝土斜向受压破坏的剪力，则无法进行配筋设计，因此存储该配筋的参数 将标记为 2¹⁰⁰.

在这种情况下，该构件将标记为未完成设计。

13.8.3.2                   板是否需要抗剪钢筋的验算

首先检验计算剪力 V 是否_d 小于无配筋构件中混凝土提供的抗力（V_cu):

如果板不需要配置抗剪钢筋，则定义以下参数：

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。

VSU                      抗剪钢筋对抗剪承载力的贡献。

ASSH                    所需抗剪钢筋。

13.8.3.3                   所需横向钢筋的贡献

如果板需要配置抗剪钢筋，则有效性条件为：

 

V_su                        是腹板抗剪横向钢筋对抗剪承载力的贡献。

V_cu                  是混凝土对抗剪承载力的贡献：

其中：

 如果 

 如果 

q_e         裂缝倾角的参考角，由下式推导得出：

f_ct,m      混凝土的平均抗拉强度，取正值

s_xd, s_yd    计算正应力，在重心处，平行于构件轴线和剪力 V_d分别（正拉力）

取       s_yd = 0    à 

因此，钢筋的贡献应为：

V 的值_cu y V_su 在 CivilFEM 结果文件中，针对单元的 每个端部存储于以下 参数中：

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。

VSU                      抗剪钢筋对 抗剪承载力的贡献。

13.8.3.4                   所需配筋率

得到抗剪钢筋应承受的内力后， 通过以下公式计算其配筋：

单位面积内的钢筋面积存储在 CivilFEM 结果文件中每个端部的以下参数内

在此情况下，单元将被标记为已完成设计 （前提是该单元所有顶点的设计均正确）。

如果无法进行设计，配筋面积将为 2¹⁰⁰，且该单元将不进行 设计。

DSG_CRT            设计 判据（OK 表示单元已完成设计，NOT OK 表示单元未进行 设计）。

 

13.9                 根据 EHE-08 进行抗剪验算与设计

13.9.1                  初始参数定义

根据 EHE-08 规范进行抗剪验算或设计 需要一系列参数，说明如下：

1)   材料的 强度属性。这些数据取自与板的每个顶点及活动时间相关联的材料属性（参见命令 ~CFMP）。所需数据如下：

f_ck             混凝土 特征强度。

f_yk             钢材的 屈服强度。

g_c              混凝土 强度折减系数。

g_s              钢材 强度折减系数。

2)   板顶点的 几何数据。

th             板顶点的 厚度（命令 ~SHLRNF).

3)   几何 参数。所需数据如下：

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令 ~SHLRNF）。如果定义了不同的机械保护层（MCXT, MCXB, MCYT, MCYB），则取各方向受拉最严重一侧钢筋的最大保护层厚度。

r₁             每米板的纵向受拉钢筋 配筋率：

其中：

A_ss            受拉钢筋面积（命令 ~SHLRNF).

q               受拉角 混凝土受压斜压杆与构件纵轴之间的夹角，（命令 ~SHLRNF):

0.5 < cotan q < 2.0

4)   板顶点的配筋数据。 构件板顶点的配筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLSHR）。所需数据如下：

A_ss            单位面积钢筋面积（命令 ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，也可以通过以下参数指定配筋率：

sx, sy       板各方向钢筋间距（命令参数 SX 和 SY ~SHLSHR).

f               钢筋直径 （命令 PHI 参数~SHLSHR).

Nx, Ny     板各方向单位 长度内的钢筋根数（命令 NX 和 NY 参数~SHLSHR).

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

设计 剪力（V_rd) 根据 X 和 Y 方向的剪力 得到 

其与 Y 轴 形成夹角

采用的设计轴力为所有方向中的最大压应力，同时考虑 X、Y 方向的轴力以及剪应力，并使用莫尔圆应力变换方程。

纵向钢筋的 总配筋率 根据 X 和 Y 方向的配筋率，按照 LL.123（EN 1992-2:2005 的附录 LL）计算::

13.9.2                  剪力验算

13.9.2.1                   腹板受压破坏验算

首先验算设计剪力（V_rd) 是否小于或等于斜向抗压承载力（V_u1):

其中:

f_1cd      混凝土 抗压强度

K         轴力作用 折减系数

s’_cd      混凝土中的 有效轴向应力（压应力为正），考虑受压钢筋所承受的 压应力。

 

本计算阶段的结果将针对每个端部写入 CivilFEM 结果文件，作为以下 参数：

VU1                  斜压破坏 剪力。

CRTVU1          计算剪力（V _rd）与抗力 V_u1

13.9.2.2                   抗拉破坏验算

验算计算剪力（V_rd）是否 小于或等于腹板抗拉剪力（V_u2):

V_su        是腹板抗剪横向钢筋对抗剪 承载力的贡献。

V_cu      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）

  th y c en mm

f_ck 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 A_s/s 为抗剪钢筋的单位长度面积

此时混凝土对抗剪承载力的贡献为：

其中：

 如果 

 如果 

q_e        裂缝倾角的参考角，由下式推导得到：

f_ct,m      混凝土平均抗拉强度，取正值

s_xd, s_yd           计算正应力，在构件重心处，平行于构件轴线和剪力 V_d 分别为（拉力取正）

取       s_yd = 0    à 

还通过下式计算剪力引起的拉力增量：

将此计算阶段的结果分别写入每个端部的 CivilFEM 结果文件中的以下参数：

VSU                      剪力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)和承载力V_u2.

如果 V_u2 = 0 时，判据 CTRVU2 赋值为 2¹⁰⁰.

由于剪力所需增加的纵向钢筋量存储在 ASST 和 ASSB 中（分别对应板的 上表面和下表面）。

13.9.2.3                   抗剪判据

抗剪判据用于表示板顶点在作用效应下是否有效（小于 1 时，板顶点满足 规范要求；大于 1 时，板顶点不满足要求）。此外，该判据还反映作用效应与板 极限承载力之间的接近程度。抗剪有效性判据定义为：

该值针对每个端部存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 CRT_TOT。

该判据取值为 2¹⁰⁰ 表示拉力导致的抗剪承载力（V 在该判据中失效_u2) 在两个方向中的某一个方向上被取消。

13.9.3                  抗剪设计

13.9.3.1                   腹板受压破坏验算

首先检查计算剪力 (Vrd) 是否小于或等于 腹板混凝土的斜向受压承载力 (Vu1)：

其中：

f_1cd      混凝土抗压强度

K         轴向力作用的折减系数

s’_cd       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                       腹板混凝土因斜向受压破坏时的剪力。

CRTVU1               计算剪力 (V_rd) 与承载力 V_u1

如果计算剪力大于导致混凝土斜向受压破坏的剪力，则无法对钢筋进行设计，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。

13.9.3.2                   检查板是否需要配置抗剪钢筋

首先检查计算剪力 V_d 是否小于无钢筋构件中由混凝土提供的承载力 (V_cu):

 

其中：

（压缩 为正）

d en mm

f_ck 限制为 60 MPa

如果板不需要抗剪钢筋，则定义以下参数：

VCU                      混凝土对抗剪承载力的贡献。

VU2                       腹板受拉破坏时的抗剪力。

VSU                      抗剪钢筋对抗剪承载力的贡献。

ASSH                    所需抗剪 钢筋。

13.9.3.3                   所需横向钢筋的贡献

如果板需要抗剪钢筋，则有效条件为：

 

V_su                        是腹板抗剪横向钢筋对抗剪承载力的贡献。

V_cu                  是混凝土对抗剪承载力的贡献：

其中：

如果 

 如果 

q_e         裂缝倾角的参考角，根据以下表达式求得：

s_xd, s_yd    计算法向应力，在重心处，平行于构件轴线及剪力 V_d分别（正拉力）

取       s_yd = 0    à 

因此，钢筋的贡献应为：

V 的值_cu y V_su 在 CivilFEM 结果文件中，针对构件的每个端部存储于以下参数中：

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。

VSU                      抗剪钢筋对抗剪承载力的贡献。

13.9.3.4                   所需配筋率

得到抗剪钢筋应承受的内力后，根据下式计算抗剪钢筋：

单位面积内的钢筋面积存储在 CivilFEM 结果文件中每个端部的以下参数内

在此情况下，构件将被标记为已完成设计（前提是构件所有顶点的设计均正确）。

如果无法进行设计，配筋面积将为 2¹⁰⁰，且构件将不进行设计。

DSG_CRT            设计准则（OK 表示构件已完成设计，NOT OK 表示构件未完成设计）。

 

13.10           根据 SP 52-101-03 和 SP 63.13330.2012 进行剪切验算与设计

13.10.1              初始参数定义

根据俄罗斯规范进行剪切验算或设计 СП 52-101-03 y СП 63.13330.2012 需要一系列参数，具体如下：

 

1.     材料的强度性能。 这些参数取自与板单元各顶点关联的材料属性（参见命令  ~CFMP）。这些属性必须在进行验算或配筋设计之前定义。所需数据如下：

       混凝土计算抗压强度.

      混凝土计算抗拉强度.

        纵向钢筋计算屈服强度。

     剪切钢筋计算屈服强度。

2.     板顶点数据。

th             板顶点厚度（命令 ~SHLRNF).

单元板顶点的钢筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~ SHLRNF y ~SHLSHR）。 所需数据如下：

 

3.     板角钢筋数据。

D= th-c     受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令的 MC 参数 ~SHLRNF). 如果定义了不同的 机械保护层厚度（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则对每个方向取受拉最严重一侧 钢筋的保护层厚度。

 

4.     获取与规范相关的参数和系数。

剪切计算所需的 规范专用参数必须预先在 CivilFEM 数据库中定义（参见命令 ~SECMDF）。所需数据如下：
φ_b1           混凝土条带的计算系数 （命令的 PHIB1 参数 ~SECMDF）。默认情况下，φ_b1= 0.3

5.     板角抗剪钢筋数据。

A_ss                       单位面积内的 抗剪钢筋面积。该参数用于验算（命令的 ASSOP 参数       ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，也可以通过以下方式指定配筋率：

A_ssX, A_ssY                板的每个                                 方向上单位面积内的 抗剪钢筋面积。（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

 

sx, sy                  板各方向钢筋之间的 间距，                                   （命令的 SXOP 和 SYOP 参数 ~SHLSHR).

f                          钢筋直径， 单位为 mm（命令的 PHIOP 参数                        ~SHLSHR).

Nx, Ny                 板各方向单位长度内的 钢筋根数                              （命令的 NXOP 和 NYOP 参数 ~SHLSHR).

 

6.     作用于板上的内力。 作用于板上的剪力以及相应的轴力取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。对于板顶点的每个方向：

力               描述

 

V_u                        剪力

N_u                        轴力 （受压时为正）

 

13.10.2              剪力验算

13.10.2.1                考虑拉应力和 压应力的系数计算

13.10.2.2                倾斜截面之间混凝土条带的验算。

计算剪力（Q）应小于或等于 计算抗剪承载力：

结果文件中针对每个端部写入以下参数：

Q1                   混凝土条带的 计算抗剪承载力。

CRTQ1          计算剪力（Q）与承载力 Q1 之比。

 

13.10.2.3                倾斜截面受弯构件的验算。

应验算以下 条件：

              是 混凝土的抗剪承载力。

        是纵向钢筋的抗剪承载力。

抗剪钢筋的贡献 通过以下方程确定：

结果将针对 每个端部写入 CivilFEM 结果文件，参数如下：

QB                  混凝土的 抗剪承载力

 

QSW              箍筋的 抗剪承载力。

Q2                   倾斜截面的 抗剪承载力。

CRTQ2          计算剪力 (Q) 与 抗剪承载力 Q2 之比。

如果 Q2=0，则 CRTQ2 取值 为 2¹⁰⁰.

 

13.10.2.4                抗剪判据

抗剪判据表示在计算内力作用下 截面是否有效（如果 小于 1，则认为截面有效；而如果大于 1，则认为截面无效）。此外，该判据还提供作用效应与截面极限承载力 之间接近或偏离程度的信息。抗剪有效性判据 定义为:

该值针对每个 端部存储在 CivilFEM 结果文件中，参数名为 CRT_TOT。

 

 

13.10.3              抗剪设计

13.10.3.1                计算用于考虑拉应力和 压应力的系数

13.10.3.2                检查截面是否需要抗剪钢筋

首先检查计算剪力 (Q) 是否小于或等于截面之间一条混凝土带的抗剪承载力 (Q₁):

 

 

其中 Q₁ 是一条混凝土带的抗剪设计承载力。 该计算阶段的结果将针对构件的每个端部写入以下参数:

Q1                   一条混凝土带的抗剪设计承载力。

CRTQ1          计算剪力 (Q) 与抗剪承载力 Q1 之比。

如果混凝土带中的计算剪力大于抗剪承载力，则无法 对钢筋进行设计，因此存储配筋量的参数将标记为 2¹⁰⁰.

在这种情况下，构件将标记为未完成设计.

 

13.10.3.3                混凝土能够承受的最大剪力

混凝土的抗剪承载力通过以下公式确定：

              是混凝土的抗剪承载力。

 

该计算阶段的结果将针对构件的每个端部写入以下参数:

QB                  混凝土的抗剪承载力

13.10.3.4                横向钢筋的贡献

剪切应力截面的有效性条件为：

              为 在上一点计算得到的混凝土抗剪承载力。

        为 纵向钢筋的抗剪承载力。

抗剪钢筋的贡献由下式确定：

因此，钢筋的贡献应为：

该计算阶段的结果 将针对构件的每个端部写入以下参数:

QSW              箍筋的抗剪承载力。

Q2                   斜截面的 抗剪承载力。

13.10.3.5                所需配筋率

得到抗剪钢筋所需承受的作用力后，按下式计算抗剪钢筋：

其中：

   单位长度内抗剪钢筋的 面积。

已设计钢筋的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，构件将被标记为已设计 （前提是该构件两个截面的设计均正确）。

如果无法完成设计，则为钢筋赋值 2¹⁰⁰ 且该构件将存储为未 de dimensionar。

 

13.11           根据 ACI 318-05 进行抗剪验算和设计

13.11.1              初始参数定义

本节所述的所有公式均以英制单位制为 依据：英尺 (in)、磅 (lb) 、秒 (s)。

根据 ACI 318-05 标准进行抗剪验算或设计 需要一系列参数，具体如下：

 

2.     材料的强度属性。 这些属性取自与每个板顶点关联的 材料属性（参见命令  ~CFMP). 必须在进行 验算或尺寸设计前定义这些属性。所需数据如下：

f’_c             混凝土的 特征抗压强度。

f_y              钢材的 特征屈服强度。

3.     板顶点的 数据。

th             板顶点的厚度 （命令 ~SHLRNF).

构件板顶点的配筋数据 必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~ SHLRNF y ~SHLSHR). 所需数据如下：

 

7.     板顶点配筋数据。

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令 MC 参数~SHLRNF). 如果定义了不同的 机械保护层厚度（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则每个方向均取受拉最不利一侧钢筋的保护层厚度。

A_ss           单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于 验算（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数~SHLRNF).

8.     板角剪切钢筋数据。

A_ss                       单位面积的 剪切钢筋面积。此参数用于 验算（命令的 ASSOP 参数        ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，还可以通过以下方式指定配筋率：

A_ssX, A_ssY                板的每个方向上单位面积的 剪切钢筋面积。（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

 

sx、sy                  板各方向钢筋之间的 间距，                                     （命令的 SXOP 和 SYOP 参数~SHLSHR).

f                          钢筋直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数                        ~SHLSHR).

Nx、Ny                板各方向单位长度内的 钢筋根数 （命令的 NXOP 和 NYOP 参数~SHLSHR).

 

9.     作用于板上的内力。作用于板上的剪切内力及其相应的轴向内力取自 CivilFEM 结果文件 （.RCV）。对于板角的每个方向：

力               说明

 

V_u                        剪力

N_u                        轴向力 （受压为正）

 

13.11.2              抗剪验算

13.11.2.1                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土的抗剪承载力（V_c) 按下式计算：

(ACI 318-05 eq:11-3)

式中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

如果板承受轴向压力，则取：

(ACI 318-05 eq:11-4)

式中

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉力且拉应力小于 500 psi，则取：

(ACI 318-05 eq:11-8)

如果板承受拉力且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的 VC 参数中（# 为板在 X 或 Y 方向上的方向）：

VC_#              混凝土提供的 抗剪承载力

13.11.2.2                抗剪钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的抗力（V_s) 通过下式计算：

(ACI 318-05 eq.11-15)

 

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数 VS 中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VS_#              横向钢筋提供的抗剪承载力

必须满足以下条件：

(ACI 318-01 ec.11.5.6.8)

该条件反映在总体判据中。对于考虑两个方向的该条件，取各方向 c 值中的较大值作为 c。

 

13.11.2.3                名义抗剪承载力

名义抗剪承载力（V_n) 是混凝土提供的抗力与抗剪钢筋提供的抗力之和：

该名义抗剪承载力存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VN_#                     板的名义抗剪承载力。

13.11.2.4          最小配筋

如果需要配筋，其允许的最小值为：

(ACI 318-05 eq.11-13)

 

13.11.2.5                抗剪判据

板的抗剪验算有效性取决于满足以下不等式：

(ACI 318-05 eq.11-1 y 11-2)

其中 f 是板抗力的折减系数（在命令 ~CHKCON）中定义），且配筋大于所需最小配筋。

因此，剪切有效性判据定义如下：

该值针对每个单元存储在 CivilFEM 结果文件的 CRT_# 参数中。

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义剪切配筋，则将判据赋值为 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n 作为 VFI_# 参数存储在结果文件中。

总判据的校核定义如下：

13.11.3              剪切设计

13.11.3.1                混凝土提供的剪切抗力

混凝土抗力（V_c） 按下式计算：

(ACI 318-05 eq.11-8)

其中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

如果板承受轴向压缩力 则取：

(ACI 318-05 eq.11-4)

其中

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉力，且拉应力小于 500 psi，则取：

(ACI 318-05 eq.11-8)

如果板承受拉力，且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

计算结果 存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC_#（# 为板的方向，X 或 Y）:

VC_#                     混凝土提供的 抗剪承载力

13.11.3.2                所需钢筋的贡献

为使板能够承受剪力， 必须满足：

(ACI 318-05 eq.11-1 y 11-2)

其中：  为抗力折减系数（在命令中定义~DIMCON).

因此，钢筋应承受的剪力应为：

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 (# 表示板的方向，X 或 Y)：

VS_#              钢筋提供的所需抗剪承载力。

必须满足以下条件：

(ACI 318-01 ec.11.5.6.8)

如果钢筋必须承受的剪力不满足上述不等式，则无法对板角进行设计，因此存储钢筋信息的参数将标记为 2¹⁰⁰.

在这种情况下，该单元将标记为未设计，并转到下一个端部。

对于考虑两个方向的这一条件，取两个方向中 c 值较大的一个作为 c。

 

13.11.3.3                所需配筋率

获得剪力钢筋必须承受的作用力后，计算如下（分别针对 X 和 Y 方向）：

                                                分别针对 X 和 Y 方向

(ACI 318-05 eq.11-15)

如有必要，将按比例增加这些配筋面积，以达到要求的最小比率

 (ACI 349-01 eq.11-13)

设计配筋的单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中：

                                               ASSH_X = Ass X方向

                                               ASSH_Y = Ass X方向

                                               ASSH = ASSH_X + ASSH_Y

 

在这种情况下，该单元将标记为已设计（前提是该单元两个方向的设计均正确）。

 

 

13.12           根据 ACI 318-14 进行抗剪验算和设计

13.12.1              初始参数定义

本节所述的所有公式均参照英制单位制：英尺 (in)、磅 (lb)、秒 (s)。

根据 ACI 318-14 标准进行剪切验算或设计需要一系列参数，说明如下：

 

3.     材料的强度性能。这些参数取自与板各顶点关联的材料属性（参见命令 ~CFMP）。这些属性必须在验算或设计前定义。所需数据如下：

f’_c             混凝土的特定抗压强度。

f_y              钢材的特定屈服极限。

               轻质混凝土系数

4.     板顶点数据。

th             板顶点厚度（命令~SHLRNF).

构件板顶点的钢筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令~ SHLRNF y ~SHLSHR）。 所需数据如下：

 

10.  板顶点钢筋数据。

c                    受弯钢筋的机械保护层厚度（命令的 MC 参数~SHLRNF). 如果定义了不同的机械保护层厚度（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则对于每个方向，取受拉最严重一侧钢筋的保护层厚度

A_ss           单位长度的受弯钢筋面积。该参数用于验算（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数 ~SHLRNF).

11.  板角部的抗剪钢筋数据。

A_ss                       单位面积的抗剪钢筋面积。该参数   用于验算（命令的 ASSOP 参数        ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，也可通过以下方式指定配筋率：

A_ssX, A_ssY                板的每个                                 方向上单位面积的抗剪钢筋 面积。（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数                                     ~SHLSHR)

 

sx, sy                  板各方向钢筋间距，                                     （命令的 SXOP 和 SYOP 参数 ~SHLSHR).

f                          钢筋直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数                        ~SHLSHR).

Nx, Ny                板各方向单位长度内的钢筋 根数                              （命令的 NXOP 和 NYOP 参数 ~SHLSHR).

 

12.  作用于板上的内力。作用于板上的剪力以及相应的轴力，取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。对于板角部的每个方向：

力               描述

 

V_u                        剪力

N_u                        轴力 （受压为正）

 

13.12.2              抗剪验算

13.12.2.1                混凝土提供的抗剪承载力

按下式计算混凝土的抗力（V_c） 按下式计算：

(ACI 318-14)

其中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

如果板承受轴向压缩力，则取：

(ACI 318-14)

其中

N_u/(th·b_w）            以 psi表示。

如果板承受拉力，且拉应力小于500 psi，则取：

(ACI 318-14)

如果板承受拉力，且拉应力大于500 psi，则取V_c=0.

计算结果存储在CivilFEM结果文件的VC参数中（#表示板在X或 Y方向上的方向）：

VC_#              混凝土提供的 抗剪承载力

13.12.2.2                抗剪钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的承载力（V_s） 按下式计算：

(ACI 318-14)

 

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下 VS 参数中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VS_#              横向钢筋提供的抗剪承载力

必须满足以下条件：

(ACI 318-14)

该条件反映在总体判据中。对于考虑两个方向的该条件，取 c 为各方向 c 值中的较大值。

 

13.12.2.3                名义抗剪承载力

名义抗剪承载力 (V_n) 是混凝土提供的抗剪承载力与抗剪钢筋提供的抗剪承载力之和：

该名义抗剪承载力存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VN_#                     板的名义抗剪承载力。

13.12.2.4          最小配筋

如果需要配筋，则允许的最小值为：

(ACI 318-14)

 

13.12.2.5                抗剪判据

板的抗剪有效性取决于是否满足以下不等式：

(ACI 318-14)

其中，f 是板承载力的折减系数（在命令 ~CHKCON）， 且当钢筋大于所需最小值时。

因此，剪切有效性判据定义为：

对于每个单元，该值存储在 CivilFEM 结果文件的 CRT_# 参数中。

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义剪切钢筋，则将判据赋值为 2¹⁰⁰.

该值为 f·V_n 存储在结果文件中，作为 VFI_# 参数。

总判据的校核定义为：

13.12.3              剪切设计

13.12.3.1                混凝土提供的剪切抗力

混凝土抗力（V_c） 按下式计算：

(ACI 318-14)

其中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

如果板承受轴向压力，则取：

(ACI 318-14)

其中

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉力，且拉应力小于 500 psi，则取：

(ACI 318-05 eq.11-8)

如果板承受拉力，且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC (# 为板的方向，X 或 Y):

VC_#                     混凝土提供的抗剪强度

13.12.3.2                所需钢筋的贡献

为使板能够承受剪力，必须满足：

(ACI 318-14)

其中：  为抗力折减系数（在命令 ~DIMCON).

因此，钢筋必须承受的剪力为：

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数 (# 为板的方向，X 或 Y)：

VS_#              钢筋提供的所需抗剪强度。

必须满足以下条件：

(ACI 318-14)

如果钢筋必须抵抗的剪力不满足上述不等式，则板角无法进行设计，因此存储钢筋的参数将标记为 2¹⁰⁰.

在这种情况下，该构件将标记为未设计，并转到下一个端部。

对于考虑两个方向的该条件，取各方向 c 值中的较大值作为 c。

 

13.12.3.3                所需配筋率

得到抗剪钢筋必须承受的作用力后，计算如下（对于 X 和 Y 各方向）：

                                                对于 X 和 Y 各方向

(ACI 318-14)

如有必要，将按比例增加这些配筋面积，以达到要求的最小比率

 (ACI 349-14)

设计配筋的单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中：

                                               ASSH_X = Ass X方向

                                               ASSH_Y = Ass X方向

                                               ASSH = ASSH_X + ASSH_Y

 

在这种情况下，该构件将标记为已设计（前提是该构件两个方向的设计均正确）。

13.13           根据 ACI 318-19 进行抗剪验算和设计

13.13.1              初始参数定义

本节所述所有公式均以英制单位制为基准：英尺 (in)、磅 (lb)、秒 (s)。

根据 ACI 318-19 标准进行抗剪验算或设计需要一系列参数，说明如下：

 

1.    材料强度特性。这些属性取自与板的每个顶点关联的材料属性（参见命令 ~CFMP）。这些属性必须在验算或设计之前定义。所需数据如下：

f’_c             混凝土轴心抗压强度。

f_y              钢材屈服强度。

               轻骨料混凝土系数

2.    板顶点数据。

th             板顶点厚度（命令 ~SHLRNF).

构件板顶点的钢筋数据应包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~ SHLRNF y ~SHLSHR）。 所需数据如下：

 

3.    板顶点钢筋数据。

c                    受弯钢筋的机械保护层厚度 （命令的 MC 参数 ~SHLRNF). 如果定义了不同的机械保护层厚度 （MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则对每个方向取受拉最不利一侧钢筋的保护层厚度

A_ss           单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于验算（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数 ~SHLRNF).

4.    板顶点抗剪钢筋数据。

A_ss                       单位面积的抗剪配筋面积。此参数   用于校核（命令        的 ASSOP 参数~SHLSHR).

除上述配筋数据外，还可以通过以下方式指定配筋率：

A_ssX, A_ssY                板各                                 方向单位面积的抗剪配筋面积。（命令                                     的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

 

sx, sy                  板各方向钢筋之间的间距，                                     （命令 SXOP 和 SYOP 参数~SHLSHR).

f                          钢筋直径，单位为 mm（命令                        的 PHIOP 参数~SHLSHR).

Nx, Ny                板各方向单位长度内的钢筋根数                              （命令的 NXOP 和 NYOP 参数~SHLSHR).

 

5.    作用于板上的内力。作用于板上的剪力以及相应的轴力取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。对于板顶点的每个方向：

力               描述

 

V_u                        剪力

N_u                        轴力 （受压为正）

 

13.13.2              抗剪校核

13.13.2.1          最小配筋

取以下各表达式中的最大值：

 (ACI 318-19)

13.13.2.2                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土承载力（V_c）通过以下表达式计算（取决于 Av,min 的 值）：

其中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

            用户定义的受拉钢筋 配筋率。取钢筋定义值与满足以下条件的数值中的较大值： 等效于

 

              N  受压时为正，受拉时为负

             尺寸效应修正 系数，计算如下：

 

Vc 的限值取为：

0

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的 VC 参数中（# 表示板在 X 或 Y 方向上的方向）：

VC_#              混凝土提供的 抗剪承载力

13.13.2.3                抗剪钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的承载力（V_s） 通过以下表达式计算：

(ACI 318-19)

 

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下 VS 参数中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VS_#              横向钢筋提供的抗剪承载力

 

13.13.2.4                名义抗剪承载力

名义抗剪承载力（V_n) 是混凝土提供的承载力与抗剪钢筋提供的承载力之和：

该名义抗剪承载力存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VN_#                     板的名义抗剪承载力。

 

13.13.2.5                抗剪判据

板的抗剪有效性取决于是否满足以下不等式：

(ACI 318-19)

其中 f 是板承载力的折减系数

 

因此，抗剪有效性判据定义为：

该值针对每个单元存储在 CivilFEM 结果文件的 CRT_# 参数中。

如果截面不满足尺寸判据，则将判据值设为异常值 2¹⁰⁰

如果混凝土提供的承载力为零，且板顶点处未定义抗剪钢筋，则将判据值设为 2¹⁰⁰.

该值为 f·V_n存储在结果文件中，作为 参数 VFI_#。

总准则验算定义为：

13.13.3              抗剪设计

13.13.3.1          最小配筋

取以下各表达式中的最大值计算：

 (ACI 318-19)

 

13.13.3.2                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土抗剪承载力（V_c) 采用以下公式计算，并假定 As/s≥Avmin：

(ACI 318-19)

其中：

            b_w        = 1（长度单位）

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

            用户定义的受拉钢筋 配筋率。取钢筋定义值与满足以下条件的值两者中的较大值： 等效于

 

              N  受压时为正，受拉时为负

 

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC (# 表示板的方向，X 或 Y):

VC_#                     混凝土提供的 抗剪承载力

13.13.3.3                所需钢筋的贡献

为使板能够承受剪力 必须满足：

(ACI 318-19)

其中：  为抗力折减系数（在命令中定义 ~DIMCON).

因此，钢筋必须承受的剪力应为：

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数 (# 表示板的方向，X 或 Y)：

VS_#              钢筋提供的 所需抗剪承载力。

 

13.13.3.4                所需配筋率

得到抗剪钢筋必须承受的作用力后，计算如下（分别针对 X 和 Y 方向）：

                                                分别针对 X 和 Y 方向

(ACI 318-19)

如果每个方向计算得到的配筋小于最小配筋，则检查是否需要配置最小配筋：

如果   y   需要（  ）则：

如果  y  不需要，使用公式重新计算 Vc 用于 :

然后使用新的 Vc 值重新计算所需配筋。

 

设计配筋的单位长度面积存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中：

                                               ASSH_X = Ass X方向

                                               ASSH_Y = Ass 对于 X 方向

                                               ASSH = ASSH_X + ASSH_Y

 

在此情况下，单元将被标记为已设计（前提是该单元两个方向的设计均正确）。

 

 

13.14           按照 ACI 349-01 和 ACI 349-06 进行抗剪验算与设计（钢筋混凝土）

13.14.1              初始参数定义

本节所述的所有公式均采用英制单位制：英尺 (in)、磅 (lb)、 秒 (s)。

按照 ACI 349-01 和 ACI 349-06 进行抗剪验算或设计需要一系列参数，具体如下：

 

1.     材料的强度性能。 这些性能取自与板的每个顶点关联的材料属性（参见命令 ~CFMP) 在进行验算或设计之前必须定义这些属性。所需数据如下：

f’_c             混凝土抗压 强度。

f_y             钢材特定屈服强度。

 

2.     板角点数据。

th            板角点厚度 （命令的 THK 参数 ~SHLRNF).

构件板角点的配筋数据 应包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLRNF y  ~SHLSHR). 所需数据如下：

 

3.     板角点配筋数据。

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令的 MC 参数 ~SHLRNF). 如果定义了不同的 机械保护层厚度（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则每个方向取受拉最严重一侧钢筋的 保护层厚度

A_ss          单位长度的受 弯钢筋面积。此参数用于 校核（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数 ~SHLRNF).

4.     板角点抗剪钢筋数据。

A_ss                      单位面积 抗剪钢筋面积。此参数用于 校核（命令的 ASSOP 参数        ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，还可以通过以下方式指定 配筋率：

A_ssX, A_ssY                板的每个方向上单位面积的 抗剪钢筋面积（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

 

sx, sy                 板的每个方向上的 钢筋间距（命令的 SXOP 和 SYOP 参数 ~SHLSHR).

f                         钢筋 直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数                        ~SHLSHR).

Nx、Ny                每单位长度的钢筋数量， 分别对应板的每个方向 （命令的 NXOP 和 NYOP 参数~SHLSHR).

 

5.     作用于板上的内力。作用于板上的剪应力以及相应的轴向应力，均从 CivilFEM 结果文件（.RCV）中获取。对于板顶点的每个方向：

力               描述

 

V_u                        剪力

N_u                        轴向应力 （受压时为正）

 

13.14.2              抗剪验算

13.14.2.1                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土提供的抗剪承载力 按下式计算：

(ACI 349-01 eq:11-3)

其中：

         b_w           = 1（长度单位）

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

如果板承受轴向压力，则取：

(ACI 349-01 eq:11-4)

其中：

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉力，且拉应力小于 500 psi，则取：

 

(ACI 349-01 eq:11-8)

如果板承受拉力，且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VC_#                     混凝土提供的抗剪 承载力

 

13.14.2.2                抗剪钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的承载力（V_s） 按下式计算：

(ACI 349-01 eq.11-15)

所有单元的计算 结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数 VS 中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VS_#              横向钢筋提供的抗剪 承载力

必须满足以下 条件：

(ACI 349-01 ec.11.5.6.8)

该条件反映在总体判据中。对于同时考虑两个方向的该条件，c 取各方向 c 值中的较大值。

13.14.2.3                名义抗剪承载力

名义抗剪承载力（V_n）是混凝土提供的抗剪承载力与抗剪钢筋提供的抗剪承载力之 和：

该名义承载力存储在 CivilFEM 结果文件的 参数 VN 中（# 表示板的方向，X 或 Y）：

VN_#                     板的名义抗剪承载力。

13.14.2.4          最小配筋

如果需要配筋，其允许的最小值为：

(ACI 349-01 eq.11-13)

 

13.14.2.5                抗剪准则

板的抗剪有效性取决于是否满足以下不等式：

 

(ACI 349-01 eq.11-1 y 11-2)

 

其中 f 是板承载力的折减系数（在命令    ~ CHKCON）中定义），且配筋大于所需的最小值。

因此，抗剪有效性准则定义为：

对于所有单元，该值存储在 CivilFEM 结果文件的 参数 CRT_# 中。

如果混凝土提供的承载力为零，且板顶点处未定义抗剪配筋，则将准则赋值为 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n存储在结果文件的 参数 VFI_# 中。

总准则的校核定义为：

13.14.3              抗剪设计

13.14.3.1                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土的抗剪承载力（V_c）按下式 计算：

(ACI 349-01 eq.11-3)

其中：

        bw          = 1 (长度单位)

         混凝土抗压强度的 平方根，单位为 psi（取值始终小于 100 psi）。

如果板承受轴向压应力，则取：

(ACI 349-01 eq.11-4)

其中

N_u/(th·b_w）            以 psi 表示。

如果板承受拉应力且拉应力小于 500 psi，则取：

(ACI 349-01 eq.11-8)

如果板承受拉应力且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的 VC 参数中（# 表示板的 方向，X 或 Y）：

VC_#                     混凝土提供的 抗剪承载力

13.14.3.2                所需配筋的贡献

为使板能够承受剪力，必须满足：

(ACI 349-01 eq.11-1 y 11-2)

其中 f 是板的抗力折减系数（在命令 ~DIMCON).

因此，钢筋必须承受的剪力应为：

计算结果将针对所有单元存储在 CivilFEM 结果文件的 VS 参数中 （# 表示板的方向，X 或 Y）：

VS_#                     钢筋提供的 所需抗剪承载力。

必须满足以下条件：

(ACI 349-01 ec.11.5.6.8)

 

如果钢筋必须承受的剪应力不满足上述不等式，则板顶点无法进行设计，因此存储钢筋数据的参数将标记为 2¹⁰⁰.

在这种情况下，该单元将标记为未设计。

对于考虑两个方向的这一条件，取 c 为各方向 c 值中的较大值。

 

13.14.3.3                所需配筋率

得到抗剪钢筋必须承受的剪应力后，该钢筋按下式计算：

   对于 X 和 Y 的每个方向

(ACI 349-01 eq.11-15)

 

如有必要，将按比例增加这些配筋面积，以达到要求的最小比率

(ACI 349-01 eq.11-13)

 

设计配筋的单位长度面积将存储在 CivilFEM 结果文件中，具体为：

 

                                               ASSH_X = X方向配筋

                                               ASSH_Y = Y方向配筋

                                               ASSH = ASSH_X + ASSH_Y

 

在这种情况下，该构件将被标记为已设计（前提是该设计对于构件的两个截面均正确）。

 

13.15           根据 ACI 349-13 进行抗剪验算和设计（钢筋混凝土）

13.15.1              初始参数定义

本节中所述的所有公式均 以英制单位制为参照：英尺 (in)、磅 (lb)、 秒 (s)。

根据 ACI 349-13 标准进行抗剪验算或设计 需要一系列参数，具体如下：

 

6.     材料的强度性能。 这些属性取自与板的每个顶点关联的材料 属性（参见命令 ~CFMP) 这些属性必须在进行 验算或设计之前定义。所需数据如下：

f’_c             混凝土 特定抗压强度。

f_y              钢材 特定屈服极限。

               轻质混凝土系数

 

7.     板顶点数据。

th             板顶点 厚度（命令的 THK 参数 ~SHLRNF).

构件板顶点的配筋数据 必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLRNF y  ~SHLSHR). 所需数据如下：

 

8.     板角钢筋数据。

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令的 MC 参数 ~SHLRNF). 如果定义了不同的 机械保护层厚度（MCXT、MCXB、MCYT、MCYB），则每个方向取受拉最严重一侧 钢筋的保护层厚度

A_ss           每单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于 验算（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数 ~SHLRNF).

9.     板角抗剪钢筋数据。

A_ss                       每单位面积的 抗剪钢筋面积。此参数用于 验算（命令的 ASSOP 参数        ~SHLSHR).

除上述钢筋数据外，还可以通过以下方式指定 配筋率：

A_ssX, A_ssY                板的每个方向上每单位面积的 抗剪钢筋面积。（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

 

sx, sy                  板各方向上的钢筋 间距，（命令的 SXOP 和 SYOP 参数 ~SHLSHR).

f                          钢筋直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数                        ~SHLSHR).

Nx, Ny                板各方向上每单位长度的 钢筋根数 （命令的 NXOP 和 NYOP 参数 ~SHLSHR).

 

10.  作用于板上的内力。作用于板上的剪力以及相应的轴力，从 CivilFEM 结果文件 （.RCV）中获取。对于板角的每个方向：

力               描述

 

V_u                        剪力

N_u                        轴力 （受压为正）

 

13.15.2              抗剪验算

13.15.2.1                混凝土提供的剪力

混凝土提供的剪力 按下式计算：

(ACI 349-13)

其中：

         b_w           = 1（长度单位）

        混凝土抗压强度（psi）的平方根（取值始终小于 100 psi）。

如果板承受轴向压应力，则取：

(ACI 349-13)

其中：

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉应力且拉应力小于 500 psi，则取：

 

(ACI 349-13)

如果板承受拉应力且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VC_#                     混凝土提供的抗剪强度

 

13.15.2.2                抗剪钢筋提供的抗剪强度

由钢筋提供的抗力（V_s) 通过以下公式计算：

(ACI 349-13)

所有单元的计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数 VS 中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VS_#              横向钢筋提供的抗剪承载力

必须满足以下条件：

(ACI 349-13)

该条件反映在总判据中。对于考虑两个方向的该条件，取 c 为各方向 c 值中的较大值。

13.15.2.3                名义抗剪承载力

名义抗剪承载力（V_n) 是混凝土提供的抗力与抗剪钢筋提供的抗力之和：

该名义抗力存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VN 中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VN_#                     板的名义抗剪承载力。

13.15.2.4          最小配筋

如果需要配筋，其允许的最小值为：

(ACI 349-13)

 

13.15.2.5                抗剪判据

抗剪板的有效性取决于是否满足以下不等式：

 

(ACI 349-13)

 

其中 f 是板抗力的折减系数（在命令    ~ CHKCON）中定义），且配筋量大于所需最小值。

因此，抗剪有效性判定准则定义为：

对于所有单元，该值均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_# 中。

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义抗剪配筋，则该准则取值为 2¹⁰⁰.

的值f·V_n存储在结果文件中，作为参数 VFI_#。

总准则的验算定义为：

13.15.3              抗剪设计

13.15.3.1                混凝土提供的抗剪承载力

混凝土的抗剪承载力（V_c）按以下公式计算：

(ACI 349-13)

其中：

        bw          = 1 (长度单位)

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

如果板承受轴向压应力，则取：

(ACI 349-13)

其中

N_u/(th·b_w)            以 psi 表示。

如果板承受拉应力，且拉应力小于 500 psi，则取：

(ACI 349-13)

如果板承受拉应力，且拉应力大于 500 psi，则取 V_c=0.

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VC 中（# 为板的方向，X 或 Y）：

VC_#                     混凝土提供的抗剪强度

13.15.3.2                所需钢筋的贡献

为使板能够承受剪力，必须满足：

(ACI 349-13)

其中 f 是板的抗力折减系数（在命令 ~DIMCON).

因此，钢筋应承受的剪力应为：

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VS 中 （# 为板的方向，X 或 Y）：

VS_#                     钢筋提供的所需抗剪承载力。

必须满足以下条件：

(ACI 349-13)

 

如果钢筋必须承受的剪力不满足上述不等式，则无法对板角进行设计，因此存储钢筋的参数将标记为2¹⁰⁰.

在这种情况下，该构件将标记为未设计。

对于考虑两个方向的此条件，c取各方向c值中的较大值。

 

13.15.3.3                所需配筋率

得到抗剪钢筋必须承受的剪力后，该钢筋按下式计算：

   对于X和Y两个方向

(ACI 349-13)

 

如有必要，将按比例增加这些配筋面积，以达到要求的最小比值

(ACI 349-01 eq.11-13)

 

设计配筋的单位长度面积在CivilFEM结果文件中存储为：

 

                                               ASSH_X = X方向配筋

                                               ASSH_Y = Y方向配筋

                                               ASSH = ASSH_X + ASSH_Y

 

在这种情况下，该构件将标记为已设计（前提是该构件的两个截面设计均正确）。

 

13.16           根据ACI 349-01进行冲切验算和设计 y ACI 349-06

13.16.1              初始参数定义

本节所述的所有公式均采用英制单位制：英尺 (in)、磅 (lb)、秒 (s)。

根据ACI 349进行剪切验算或设计需要一系列参数，具体如下所述。  

 

1)    材料强度性能. 这些属性取自与每个板顶点关联的材料属性（参见命令 ~CFMP).这些属性必须在校核或设计计算之前定义。所需数据如下：

f’_c           混凝土抗压强度。

f_y            钢材屈服强度。

 

2)    板顶点数据。

th           板顶点厚度（命令 ~SHLRNF).

构件板顶点的钢筋数据必须包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLRNF y  ~SHLIPSH). 所需数据如下：

 

3)    板顶点钢筋数据。

c                    受弯钢筋的机械保护层厚度 （命令 ~SHLRNF).

A_ss           单位长度受弯钢筋面积。此参数用于校核 （命令的参数 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB ~SHLRNF).

 

4)    板顶点抗剪钢筋数据

A_ssipX， A_ssipX         板各方向每单位长度的抗剪钢筋面积。这些 参数用于验算（命令       的 ASSIPX 和 ASSIPY 参数 ~SHLIPSH).

 

5)    作用于板上的内力. 作用于板上的剪切内力以及相应的轴力取自 CivilFEM 结果文件 (.RCV)。对于板的每个方向：

内力    描述

V_u                 抗剪内力。

N_u                 轴力（受压为正）。垂直于 V_u

 

6)    类型 验算/设计:

根据 ACI 349-01 进行的抗剪验算/设计分为以下三类：

·         无地震荷载的墙体。墙体按 ACI 349-01 第14章进行验算。

·         有地震荷载的墙体。墙体按 ACI 349-01 第14章和第21章进行验算。

·         承受地震荷载的楼板。ACI 349-01 第21章关于 楼板的规定。

因此，可对“无地震荷载的墙”、“承受地震荷载的墙”或“承受地震荷载的楼板”进行验算/设计。定义于命令 ~CHKCON y ~DIMCON.

 

13.16.2              墙的剪切验算

13.16.2.1                       混凝土提供的抗剪强度

首先，混凝土提供的抗剪强度（V_c)按下式计算：

(ACI 349-01 11.10.4 y 11.10.5)

 

其中：

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

 

如果截面承受的拉力使拉应力小于 500 psi，则：

(ACI 349-01 11.10.5, 11.3.2.3)

 

如果板承受的拉力使拉应力大于 500 psi，则 V_c=0.

 

计算结果将针对所有单元存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC（# 为板的方向，X 或 Y）：

 

 

VC_#                     混凝土提供的抗剪强度。

13.16.2.2                        剪力钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的承载力 (V_s) 按下式计算：

(ACI 349-01 11.10.4 eq: 11-33)

 

所有单元的计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VS（# 为板的方向，X 或 Y）：

 

VS_#                     钢筋提供的抗剪承载力。

13.16.2.3                       抗剪准则 – 无地震荷载

名义抗剪承载力 (V_n) 为前述计算的混凝土和剪力钢筋提供的抗剪承载力之和：

剪力板的有效性取决于是否满足以下不等式：

(ACI 349-01  eq: 11-1 y 11-2)

 

(ACI 349-01 11.10.3 y 11.10.4)

其中 f 是板承载力的 折减系数 （在命令中定义 ~CHKCON).

另一方面，如 ACI 规范中所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着相应方向上的配筋应遵循以下表达式：

 

对于水平抗剪配筋的定义，应满足以下不等式：

(ACI 349-01 11.10.9.2)

另一方面，竖向抗剪配筋受以下表达式约束：

(ACI 349-01 11.10.9.4)

但是，也可以不将任何轴指定为竖向轴。在这种情况下，两个方向的配筋计算公式均采用以下表达式：

 (ACI 349-01 11.10.9.2)

 

因此，剪切准则按以下方式计算：

还可得到另一个准则，用于将所得配筋率与所需最小配筋率进行比较：

对于此准则，当 X 轴或 Y 轴之一被指定为竖向轴时，同样需要作出另一种区分。

在其水平方向上

在指定为竖向的方向上

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

仅当未将任何轴设定为竖向轴时，准则 3 才采用以下方程：

 

随后，剪切准则的有效性由以下表达式确定：

该值会针对所有单元存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

 

如果混凝土提供的承载力为零，且板顶点处未定义抗剪钢筋，则 V_n = 0，因此将向判据 CRT_1 赋值 2¹⁰⁰.

 

如果板顶点处未定义抗剪钢筋，则向判据 CRT_3 赋值 2¹⁰⁰.

数值 f·V_n 将作为参数 VPHI_# 存储在 CivilFEM 的结果文件中（# 为板的方向，X 或 Y）。

 

13.16.2.4                       抗剪判据– 地震荷载

名义抗剪承载力（V_n）为混凝土提供的承载力与抗剪钢筋提供的承载力之和：

还受以下条件限制：

(ACI 349-01 21.6.5.3)

 

其中 A_cv 为混凝土面积。

A_cv =（单位宽度）·（墙体厚度）

 

板顶点满足以下条件时有效：

 

(ACI 349-01 21.6.5.3)

 

(ACI 349-01 21.6.5.6)

其中，f 是板的强度折减系数（在命令 ~CHKCON).

 

另一方面，如 ACI 标准中所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着相应方向上的加劲件遵循以下表达式：

如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖向轴， 将发生变化，因为在 ， 将引入系数 .

其中， 是一个随比值变化的系数 以及竖向轴定义而变化：

对于 ， 其取值为：

（在后一种情况下，将在 2 和 3 之间进行线性插值得到）

 

存在竖向轴意味着应采用以下列出的表达式计算配筋：

对于水平抗剪配筋的定义，应满足以下不等式：

(ACI 349-01 21.6.2.1)

 

另一方面，竖向抗剪配筋应满足以下表达式：

(ACI 349-01 11.10.9.4)

 

但是，也可以不将任何轴指定为竖向轴。在这种情况下，两个方向的配筋计算公式均采用以下表达式：

因此，冲切准则的计算如下：

已定义竖向轴。

未定义竖向轴

还可得到另一项准则，用于将所得配筋率与所需的最小配筋率进行比较：

对于此准则，如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖向轴，则同样需要作进一步区分。

在其水平方向上

在指定为竖向的方向上

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

仅当未将任何轴设定为竖向轴时，准则 3 才采用以下方程：

 

随后，冲切准则的有效性由以下表达式确定：

该值 针对所有单元存储在 CivilFEM 结果文件的 参数中 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT_2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

如果混凝土提供的抗力为零，且 板顶点处未定义抗剪钢筋，则 V_n = 0，因此将向判据 CRT_1 赋值 2¹⁰⁰.

如果板顶点处未定义抗剪钢筋，则向判据 CRT_3 赋值 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n 存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 VPHI_#（# 表示板的 方向，X 或 Y）。

 

13.16.3              墙体抗剪设计

13.16.3.1                       混凝土提供的抗剪承载力

对于承受 压应力的截面，混凝土提供的抗剪承载力按以下公式计算：

 

(ACI 349-01 11.10.4 y 11.10.5)

 

其中：

           混凝土抗压强度（单位为 psi）的 平方根（始终小于 100 psi）。

 

如果截面承受的拉力使拉应力小于 500 psi，则：

 

(ACI 349-01 11.10.5, 11.3.2.3)

 

如果板承受的拉力使拉应力大于 500 psi，则 V_c=0.

 

所有单元的 计算结果存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC（# 表示板的方向，X 或 Y）：

 

VC_#                     混凝土提供的抗力。

13.16.3.2                       所需钢筋的贡献

板必须满足以下条件：

 （ACI 349-01 11-1 and 11-2

其中 f 是板抗力的 折减系数 （在命令 ~DIMCON).

因此，钢筋必须承受的剪切力 为：

所有构件的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的 VS 参数中（# 表示板的 方向，X 或 Y）：

VS_#              钢筋提供的 抗力。

13.16.3.3                       所需配筋率– 无地震荷载

所需配筋率通过代入 V 值 获得_s 前述值，代入下式：

(ACI 349-01 11.10.4 eq: 11-33)

 

另一方面，如 ACI 标准中所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着相应方向的配筋遵循以下详细表达式：

其水平方向的配筋率要求的最小值为：

(ACI 349-01 11.10.9.2)

 

因此：

 

对于水平方向

 

定义为竖向的方向，其配筋率要求的最小值为：

(ACI 349-01 11.10.9.4)

因此：

 

对于竖向方向

但是，也可以不将任何轴指定为竖向轴。在这种情况下，两个方向的配筋计算公式均采用以下表达式：

 

 

按单位长度确定的配筋面积作为以下参数存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

此外，还必须满足以下条件：

(ACI 349-01 11.10.3 y 11.10.4)

该判据计算如下：

（# 表示板的方向，X 或 Y）

 

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足该条件，因此无法对该单元进行配筋设计。ASSIP_#  将设置为 2¹⁰⁰ 并将该单元标记为未设计。

还需采用另一项判据，将所得配筋率与所需的最小配筋率进行比较：

对于该判据，如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖直轴，则同样需要作进一步区分。

沿其水平方向

沿指定为竖直方向的方向

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

仅当两个轴均未设定为竖直轴时，判据 3 才采用以下方程：

13.16.3.4                       所需配筋率 – 地震荷载

板顶点满足以下条件时，其抗剪验算有效：

 

(ACI 349-01 eq: 11-1 y 11-2)

 

其中

(ACI 349-01 eq: 11-33)

y

(ACI 349-01 21.6.5.3)

 

其中 A_cv 为混凝土面积：

A_cv =（单位宽度）·（墙厚）

 

另一方面，如 ACI 标准所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖直轴。这意味着相应方向的配筋应采用以下所述表达式：

如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖直轴， 将发生变化 因为在方程中 , 将计入系数 .

 

其中  一个 随比值变化的系数  以及 竖直轴的定义而变化。

对于 , 其值为：

（在最后一种情况下，将在 2 和 3 之间进行线性插值得到）

 

对于水平抗剪配筋的定义，应满足以下不等式：

(ACI 349-01 21.6.2.1)

 

另一方面，竖向抗剪配筋受以下表达式约束：

(ACI 349-01 11.10.9.4)

 

因此：

 

水平方向

竖直方向

但是，如果未将任何轴指定为竖直轴，则对于配筋，取以下两个表达式中的较大值：

 

按单位长度计算的配筋面积以以下参数的形式存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

 

还必须满足以下条件：

(ACI 349-01 21.6.5.6)

该判据计算如下：

（# 表示板的方向，X 或 Y）

 

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足该条件，因此无法对该单元进行设计。ASSIP_#  将设置为 2¹⁰⁰ 并将该单元标记为未设计。

还需采用另一个判据，将所得配筋率与所需的最小配筋率进行比较：

对于该判据，同样需要根据 X 轴或 Y 轴中的一个是否被指定为竖直轴作进一步区分。

在其水平方向上

在指定为竖直轴的 方向上

（# 表示板的方向，X 或 Y）

 

仅当未将任何轴设置为竖直轴时，判据 3 才采用以下方程：

13.16.4              板的冲切检查（地震荷载）

13.16.4.1                       剪切摩擦准则

名义承载力 (V_n) 受以下因素限制：

(ACI 349-01 21.6.5.2)

 

其中  A_cv 为混凝土面积：

A_cv = (单位宽度)·(墙体厚度)

 

板满足以下条件时，其抗剪验算有效：

(ACI 349-01 21.6.5.2)

 

(ACI 349-01 21.6.5.6)

 

(ACI 349-01 21.6.2.1, 7.12.2)

(ACI 349-01 7.12.3)

为混凝土的抗拉应力，而对于 , 取  规定值的 60%， 而当厚度值为 72 in 或更大时，不要求最小配筋率。此外，在公式 7.12.3 中， 不得超过 .

 

f es el 板承载力折减系数 （在命令中定义 ~CHKCON).

剪切摩擦准则计算如下：

为显示是否考虑了最小配筋率，准则 CRT_3_# 定义为：

(# 为板的方向，X 或 Y)

 

随后，剪切准则的有效性由下式定义：

该 值将针对所有单元存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT_2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义抗剪钢筋，则 V_n = 0，因此准则 CRT_1 将被赋值为 2¹⁰⁰.

 如果板顶点处未定义剪切钢筋，则准则 CRT_3 被赋值为 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n 存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 VPHI_#（# 为板的方向，X 或 Y）。

 

13.16.5              板的剪切设计（地震荷载）

13.16.5.1                       所需配筋率

板顶点满足以下条件时，对抗剪有效：

(ACI 349-01 21.6.5.2)21.6.5.2

其中  A_cv 为混凝土面积：

A_cv =（宽度单位）·（墙厚）

最小配筋率为：

(ACI 349-01 21.6.2.1, 7.12.2)

 

(ACI 349-01 7.12.3)

为混凝土的抗拉应力，而对于 ，取其 60% 的  规定值，而当厚度值为 72 in 或更大时，不要求最小配筋率。此外，在公式 7.12.3 中， 不得超过 .

因此，配筋率应取同时满足两个表达式的最小值：

 

对于 X 和 Y 两个方向。

 

按单位长度计算的配筋面积存储在 CivilFEM 结果文件中，作为以下参数：

 

还必须满足以下条件：

(ACI 349-01 21.6.5.6)

该准则计算如下：

（# 为板的方向，X 或 Y）

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足该条件，因此无法对该单元进行设计。ASSIP_#  将设为 2¹⁰⁰ 并将该单元标记为未设计。

为显示是否考虑了最小配筋率，判据 CRT_3_# 定义为：

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

13.17           根据 ACI 349-13 进行剪切验算与设计

13.17.1              初始参数定义

本节所述的所有公式均参照英制单位制：英尺 (in)、磅 (lb)、 秒 (s)。

根据 ACI 349 标准进行剪切验算或设计需要一系列参数，具体如下所述。   

 

7)    材料的强度性能. 这些参数取自与板的每个顶点关联的材料属性（参见命令 ~CFMP）。这些属性必须在验算或设计之前定义。所需数据如下：

f’_c           混凝土规定抗压强度。

f_y            钢材规定屈服强度。

           轻质混凝土系数

 

 

8)    板顶点数据。

th           板顶点厚度（命令的 THK 参数 ~SHLRNF).

构件板顶点的钢筋数据 应包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLRNF y  ~SHLIPSH). 所需数据如下：

 

9)    板顶点的钢筋数据。

c                    受弯钢筋的 机械保护层厚度（命令的 MC 参数 ~SHLRNF).

A_ss           每单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于 验算（命令的 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 参数 ~SHLRNF).

 

10) 板顶点的抗剪钢筋数据

A_ssipX, A_ssipX         每个          板方向上每单位长度的抗剪钢筋面积。这些 参数用于          验算（命令的 ASSIPX 和 ASSIPY 参数      ~SHLIPSH).

 

11) 作用于板上的应力. 作用于板上的剪应力及其相应的轴向应力，取自 CivilFEM 结果文件（.RCV）。对于板的每个方向：

应力    描述

V_u                 抗剪应力。

N_u                 轴力（受压时为正）。垂直于 V_u

 

12) 类型 验算/设计:

根据 ACI 349-13 进行的剪切验算/设计分为以下三种类型：

·         无地震荷载墙。ACI 349-13 墙章节第 14 章。

·         有地震荷载墙。ACI 349-13 墙章节第 14 章和第 21 章。

·         有地震荷载板。ACI 349-13 板章节第 21 章。

因此，可对“无地震荷载墙”、“有地震荷载墙”或“有地震荷载板”进行验算/设计。 在以下命令中定义~CHKCON y ~DIMCON.

 

13.17.2              墙的剪切验算

13.17.2.1                       混凝土提供的抗剪承载力

首先，混凝土提供的抗剪承载力（V_c）按以下表达式计算：

(ACI 349-13)

 

其中：

        混凝土抗压强度（单位：psi）的平方根（始终小于 100 psi）。

 

如果截面承受拉力，且拉应力小于 500 psi，则：

(ACI 349-13)

 

如果板承受拉力，且拉应力大于 500 psi，则 V_c=0.

 

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VC（# 为板的方向，X 或 Y）：

 

 

VC_#                     混凝土提供的抗剪承载力。

13.17.2.2                        抗剪钢筋提供的抗剪承载力

钢筋提供的承载力（V_s）按以下表达式计算：

(ACI 349-13)

 

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 VS（# 为板的方向，X 或 Y）：

 

VS_#                     钢筋提供的抗剪承载力。

13.17.2.3                       剪切准则 – 无地震荷载

名义抗剪承载力 (V_n) 为前述计算的混凝土抗剪承载力与抗剪钢筋提供的抗剪承载力之和：

抗剪板的有效性取决于满足以下不等式：

(ACI 349-01  eq: 11-1 y 11-2)

 

(ACI 349-13)

其中 f 是板承载力的 折减系数 （在命令 ~CHKCON).

另一方面，如 ACI 规范所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着这些方向的配筋应遵循以下表达式：

对于水平抗剪配筋的定义，应满足以下不等式：

另一方面，竖向抗剪配筋受以下表达式控制：

 (ACI 349-13)

但是，如果未指定任何轴为竖向轴，则对于配筋取以下两个表达式中的较大值：

 

因此，剪切准则计算如下：

另一个准则用于将所得配筋率与所需最小配筋率进行比较：

对于此准则，同样需要根据 X 轴或 Y 轴之一是否被指定为竖向轴作进一步区分。

在其水平方向上

在指定为竖向的方向上

（# 为板的方向，即 X 或 Y）

 

仅当未将任何轴设定为竖向轴时，准则 3 才采用以下方程：

 

随后，剪切准则的有效性由以下表达式定义：

对于所有单元，该值存储在 CivilFEM 结果文件的以下参数中 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

 

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义抗剪配筋，则 V_n = 0，因此将为准则 CRT_1 赋值 2¹⁰⁰.

 

如果板顶点未定义抗冲切钢筋，则准则 CRT_3 赋值为 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 VPHI_#（# 为板的方向，X 或 Y）。

 

13.17.2.4                       抗冲切准则– 地震荷载

名义抗剪强度（V_n）为混凝土提供的抗剪强度与抗剪钢筋提供的抗剪强度之和：

同时受以下条件限制：

(ACI 349-13)

 

其中 A_cv 为混凝土面积。

A_cv = (单位宽度) · (墙体厚度)

 

如果满足以下条件，则板顶点有效：

 

(ACI 349-13)

 

(ACI 349-13)

其中 f 是 板的抗力折减系数 （在命令中定义 ~CHKCON).

 

另一方面，如 ACI 标准中所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着，这些方向上的配筋 遵循以下所述公式：

如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖向轴， 将发生变化， 因为在 , 将会涉及系数 .

 

其中  是一个 随比值变化的系数  以及竖向轴的定义而变化。

对于 , 其取值为：

 

（在 最后一种情况下， 可通过在 2 和 3 之间进行插值得到)

 

对于水平抗剪钢筋的定义，应满足以下不等式：

(ACI 349-13)

另一方面，竖向抗剪钢筋受以下表达式控制：

(ACI 349-13)

但是，也可以不将任何轴指定为竖向轴。如果是这样，则两个方向的钢筋计算公式均采用以下表达式：

 

因此，剪切准则按以下方式计算：

 

已定义竖向轴。

未定义竖向轴

还可采用另一项准则，将所得配筋率与所需最小配筋率进行比较：

对于该准则，如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖向轴，则还需再次进行区分。

在其水平方向上

在指定为竖向的方向上

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

仅当没有任何轴被设置为竖直轴时，准则 3 才采用以下方程：

 

随后，剪切准则的有效性由以下表达式定义：

对于所有单元，该值均存储在 CivilFEM 结果文件的参数 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT_2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

如果混凝土提供的抗剪承载力为零，且板顶点处未定义抗剪钢筋，则 V_n = 0，因此准则 CRT_1 将被赋值为 2¹⁰⁰.

如果板顶点处未定义剪切钢筋，则准则 CRT_3 被赋值为 2¹⁰⁰.

值 f·V_n 存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 VPHI_#（# 为板的方向，X 或 Y）。

 

13.17.3              墙体剪切设计

13.17.3.1                       混凝土提供的抗剪承载力

对于承受压应力的截面，混凝土提供的抗剪承载力按以下表达式计算：

 

(ACI 349-13)

 

其中：

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

 

如果截面承受的拉力使拉应力小于 500 psi，则：

 

(ACI 349-13)

 

如果板承受的拉力使拉应力大于 500 psi，则 V_c=0.

 

所有单元的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 VC（# 表示板的方向，X 或 Y）：

 

VC_#                     混凝土提供的 抗力。

13.17.3.2                       所需钢筋的贡献

板必须满足以下条件：

 (ACI 349-13)

其中 f 是板抗力的 折减系数 （在命令 ~DIMCON).

随后，钢筋必须承受的剪切力为：

所有构件的计算结果均存储在 CivilFEM 结果文件的 VS 参数中（# 表示板的方向，即 X 或 Y）：

VS_#              配筋提供的抗力。

13.17.3.3                       所需配筋率– 无地震荷载

所需配筋率通过代入 V 值获得_s 前述值，代入下式：

(ACI 349-13)

另一方面，如 ACI 规范所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖向轴。这意味着上述方向的配筋应采用以下表达式：

对于水平抗剪配筋，应满足以下不等式：

(ACI 349-13)

因此：

 

对于水平方向

 

在定义为竖直方向的方向上，所需的最小配筋率为：

(ACI 349-01 11.10.9.4)

因此：

 

对于竖直方向

但是，无需指定一个轴作为主轴。若为此情况，配筋计算表达式如下：

 

按单位长度计算的钢筋面积以以下参数形式存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

此外，还必须满足以下条件：

(ACI 349-13)

该判据计算如下：

（# 表示板的方向，即 X 或 Y）

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足该条件，因此无法对该单元进行配筋设计。ASSIP_#  将设为 2¹⁰⁰ 并将该单元标记为未设计。

还需采用另一判据，将计算得到的配筋率与所需的最小配筋率进行比较：

对于该判据，如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖向轴，则同样需要作出另一种区分。

在其水平方向上

在指定的 竖向方向上

（# 表示板的方向，即 X 或 Y）

 

仅当没有任何轴被设置为竖直轴时，准则 3 才采用以下方程：

 

13.17.3.4                       所需配筋率 – 地震荷载

板的顶点满足以下条件时，在剪切方面有效：

 

(ACI 349-13)

 

其中

(ACI 349-13)

y

(ACI 349-13)

其中 A_cv 是混凝土面积

A_cv =（单位宽度）·（墙厚）

 

另一方面，如 ACI 标准中所述，可以将 X 轴或 Y 轴指定为竖直轴。这意味着这些方向上的配筋遵循以下所述表达式：

如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖直轴， 将发生变化，因为在, 将引入系数 .

 

其中  一个 取决于比率的系数  以及 纵轴定义。

对于 , 为：

 

（在 后一种情况下， 可 通过在 2 和 3 之间插值得到）

 

 

对于水平剪切配筋的定义， 应满足以下不等式：

(ACI 349-13)

 

另一方面，竖向剪切配筋受以下表达式控制：

(ACI 349-13)

因此：

 

对于水平方向。

对于水平方向

对于竖直方向

(ACI 349-13)

然而，也可以不指定任何轴为竖直轴。如果是这种情况，则加固值 将取这两个方程中数值较大的表达式：

 

按单位长度计算的配筋面积 在 CivilFEM 结果文件中存储为以下参数：

 

 

还必须满足以下条件：

(ACI 349-13)

该判据计算如下：

(# 表示板的方向，X 或 Y)

 

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足该条件，因此 无法对该单元进行配筋设计。ASSIP_#  将设为 2¹⁰⁰ 并将该单元标记为未完成配筋设计。

还需采用另一个判据，将得到的配筋率 与所需的最小配筋率进行比较：

对于该判据，如果将 X 轴或 Y 轴中的一个指定为竖直轴， 则同样需要作进一步区分。

沿其水平方向

沿指定为竖直轴的 方向

仅当未将任何轴设定为竖直轴时，判据 3 才采用以下方程：

13.17.4              楼板剪切验算（地震荷载）

13.17.4.1                       剪切准则

名义抗力（V_n）受以下因素限制：

(ACI 349-13)

 

板满足以下条件时，其抗剪验算合格：

(ACI 349-13)

 

(ACI 349-13)

 

(ACI 349-13)

(ACI 349-13)

是混凝土的抗拉强度，而对于，取 规定值，而当厚度为72 in或更大时，不要求最小配筋率。此外，在公式7.12.3中， 不得超过 .

 

其中f es 板的强度折减系数（在命令~CHKCON).

冲切判据计算如下：

为显示是否考虑了最小配筋率，判据 CRT_3_# 定义如下：

（# 为板的方向，X 或 Y）

 

随后，冲切判据的有效性由下式定义：

对于所有单元，该值存储在 CivilFEM 结果文件的参数中 CRT_1_X, CRT_1_Y, CRT_2_X, CRT_2_Y, CRT_3_X, CRT_3_Y y CRT_TOT.

如果混凝土提供的抗力为零，且板顶点处未定义抗剪钢筋，则 V_n = 0，因此判据 CRT_1 被赋值为 2¹⁰⁰.

 如果板顶点处未定义冲切钢筋，则判据 CRT_3 被赋值为 2¹⁰⁰.

该值 f·V_n 存储在 CivilFEM 结果文件中，作为参数 VPHI_#（# 为板的方向， X 或 Y）。

 

13.17.5              板的冲切设计（地震荷载）

13.17.5.1                       所需配筋率

板顶点满足以下条件时，对于剪切有效：

(ACI 349-13)

 

最小配筋率的取值为：

(ACI 349-313)

(ACI 349-13)

为混凝土的抗拉应力，而对于, 将取其 60% 的 规定值；当厚度为 72 in 或更大时，不要求最小配筋率。此外，在公式 7.12.3 中， 不得超过以下值 .

 

因此，配筋率应取同时满足这两个表达式的最小值：

 

对于 X 和 Y 两个方向。

按单位长度计算的配筋面积存储在 CivilFEM 结果文件中，作为以下参数：

 

还必须满足以下条件：

(ACI 349-13)

该准则计算如下：

（# 为板的方向，X 或 Y）

如果 CRT_2_# 大于 1.0，则不满足条件，因此无法对该构件进行设计。ASSIP_#  将设定为 2¹⁰⁰ 并将该构件标记为未设计。

为显示是否考虑了最小配筋率，判据 CRT_3_# 定义如下：

 

13.18           根据 ACI 359-04 进行验算和设计（钢筋混凝土）

13.18.1              简介

总体设计依据 2004 年 ASME BOILER & PRESSURE VESSEL CODE SECTION III Division 2，该规范也称为 ACI 359-04，ARTICLE CC-3000 DESIGN。

本节所述的所有公式均以英制单位制为 依据：英尺 (in)、磅 (lb)、秒 (s)。

13.18.2              初始参数定义

根据 ACI 359-04 规范进行验算或设计需要 一系列参数，具体如下：

 

1.     材料的 强度性能。这些数据取自分配给板各顶点的材料 属性（参见命令 ~CFMP）。这些材料属性必须在验算或设计之前 定义。所需数据如下：

f’_c             混凝土 专用抗压强度。

f_y              钢材专用 屈服强度。

2.    板顶点数据:

th             板顶点 厚度（命令 THK 参数 ~SHLRNF).

单元板顶点的钢筋数据 必须包含在 CivilFEM 数据库中，（参见命令 ~SHLRNF,~SHLSHR y  ~SHLIPSH). 所需数据如下：

 

3.    板顶点钢筋数据

c                    受弯钢筋的 机械保护层（命令 MC 参数 ~SHLRNF).

A_ss           单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于验算 （参数 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 命令的 ~SHLRNF).

4.    板顶点抗剪钢筋数据。

A_ss                       单位面积的 抗剪钢筋面积。此参数用于 验算（命令 ASSOP 参数       ~SHLSHR).

A_ssipX, A_ssipY           板在每个方向上单位长度的面内剪切配筋面积。这些参数用于验算（命令的 ASSIPX 和 ASSIPY 参数） ~SHLIPSH).

抗剪配筋也可以根据以下参数确定：

 

A_ssX, A_ssY                板在每个方向上单位面积的抗剪配筋面积。（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR)

s_x, s_y板每个方向上的钢筋间距（命令的 SXOP 和 SYOP 参数~SHLSHR).

f钢筋直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数 ~SHLSHR).

N_x, N_y板每个方向上单位长度内的钢筋根数（命令的 NXOP 和 NYOP 参数~SHLSHR).

5.    作用于板上的内力。作用于板角点的剪力以及相应的膜内力，从 CivilFEM 结果文件（.RCV）中获取板角点各方向的结果：

内力           说明

V_u                        剪力

N_u                        轴力（受压为正）。

M_u                        弯矩

13.18.3              方向

板的 X、Y 两个方向分别进行验算和设计。对于每个方向，均按照下文所述的全部步骤进行。

ACI 359-04 标准定义了环向（箍筋）和子午向（子午向）。用户应确定这两个方向：构件的 X 轴为子午向、Y 轴为环向，或反之。

13.18.4              设计类型

使用 CivilFEM 可以执行 CC-3000 条款中选定的验算和分析类型：

 

径向剪力	CC-3421.4, CC-3431.3, CC-3521.2, CC-3522, CC-3422, CC-3432
切向剪力	CC-3421.5, CC-3521.1, CC-3522, CC-3431.3, CC-3422, CC-3432
弯矩和 轴力	CC-3421.1, CC-3421.2, CC-3422, CC-3431.1, CC-3431.2, CC-3432, CC-3510, CC-3511, CC-3522

 

13.18.5              径向剪力验算

径向剪力是一种横向剪力，类似于梁中的剪力。它由混凝土和钢筋的贡献组成

 

13.18.5.1                有系数荷载

13.18.5.1.1              施加的剪应力 v_u

名义（施加）剪应力按下式计算：

 

   

(ACI 359-04 CC-3521.2.1(Eqn.16))

其中：

Vu = Ny or Nx        = 施加的径向剪力（两个 d方向分别独立验算，并求得各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             =板厚减去机械保护层。

 

13.18.5.1.2              混凝土的贡献

名义剪力不应超过以下各项中的较小值：

 

	方程式	表达式	适用条件
a	1
	2
	3
b	4		膜压缩状态下的截面（Nu >0). , 若 M’< 0，则使用公式 6
	5		膜压缩状态下的截面 (Nu  >0)
	6		膜压缩状态下的截面 (Nu  >0)
c	7		膜拉伸状态下的截面 (Nu <0)

(ACI 359-04 CC-3421.4.1(a),(b),(c))

 

在公式 7 中，当 , v_c  可取为 v_u.

其中：

         纵向配筋率。 A_s 是弯曲钢筋（上部和 下部）与剪切钢筋之和。

N_u                                板中的膜力，T_x 或 T_y取决于所确定的方向。

 

13.18.5.1.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

                      (CC-3521.2.3)

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为单位面积内的面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b)和钢筋间距(s)均取为1而得到：

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v_u ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力高于混凝土允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以 承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋（ A_ssop) 与钢筋 A 进行比较_v 依据以下判据：

名义（施加）剪力不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f))

因此，CRT= 2 的值¹⁰⁰ ，表示剪力钢筋中的径向剪应力不符合 计算公式，需要重新确定截面尺寸。

 

13.18.5.2                使用荷载 - 仅主力

13.18.5.2.1              施加剪应力 v

名义（施加）剪应力按下式计算：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并分别求得各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层。

 

13.18.5.2.2              混凝土贡献

混凝土贡献取荷载分项系数作用下荷载所提供数值的 67%（CC-3431.3(a)(2)）。v 的数值_c 当板顶点承受膜拉力时，不应低于 (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.5.2.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

                      (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1 得到：

 

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要配置抗剪钢筋：如果 v_u ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋 以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋 （ A_ssop) 与钢筋 A_v 根据以下准则进行比较：

 

名义剪力（施加的剪力）不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f), CC-3432.3(a))

因此，CRT= 2 的值¹⁰⁰ ，表示剪力钢筋中的径向剪应力不符合公式要求， 该截面需要重新设计。

 

13.18.5.3                使用荷载 - 主荷载加次要荷载，但不包括 结构完整性试验 (SIT)

13.18.5.3.1              施加剪应力 v

名义剪应力（施加 ）按下式计算：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并为每个 方向确定钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层。

 

13.18.5.3.2              混凝土的贡献

混凝土的贡献应为 分项荷载提供值的67%（CC-3431.3(a)(2)）。v的值_c 当板顶点承受膜拉力时，不应低于  (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.5.3.3              钢筋的贡献

所需钢筋面积按以下公式计算：

                      (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋比，其单位为面积/面积。该钢筋比通过将截面宽度（b）和钢筋间距（s）均取为单位值获得：

 

所需抗剪钢筋比按下式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v≤ v_c 因此 A_v = 0.

·          如果名义剪应力高于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋（ A_ssop) 与钢筋 A_v 按照以下准则进行比较：

 

名义剪力（施加的剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3, CC-3432.3(a))

因此，CRT= 2¹⁰⁰ ，表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足该公式， 因此需要重新设计该截面。

 

13.18.5.4                使用荷载——主要荷载加次要荷载，包括 结构完整性试验 (SIT)

13.18.5.4.1              施加剪应力 v

名义剪应力（施加剪应力）按下式计算：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

式中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并得到各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层。

 

13.18.5.4.2              混凝土贡献

混凝土贡献应为 分项荷载提供值的67%（CC-3431.3(a)(2)）。v值_c 当板顶点承受膜拉力时，不应低于  (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.5.4.3              钢筋贡献

所需钢筋面积 计算如下：

            (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度（b）和钢筋间距（s）均取为1来获得：

 

所需抗剪钢筋比 按如下方式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋 以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋 ( A_ssop) 与钢筋 A 进行比较_v 按以下判据：

 

名义剪力（施加的剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f), CC-3432.3(a))

因此，CRT= 2 的值¹⁰⁰ 表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足公式要求，必须对该截面重新进行尺寸设计。

 

13.18.5.5                结果

校核结果存储在 CivilFEM 的 结果文件中：

VC_X	X 方向混凝土的允许剪应力。
VS_X	X 方向剪力钢筋提供的最小剪应力。
VU_X	X 方向名义剪应力。
CRT_X	X 方向判定标准。
VC_Y	Y 方向混凝土的允许剪应力。
VS_Y	Y 方向剪力钢筋提供的最小剪应力
VU_Y	Y方向的名义剪应力。
CRT_Y	X方向的判定准则。
CRT_TOT	总判定准则。

 

总判定准则是所需配筋与板顶点处已分配配筋之间的比值。如果配筋已按各方向分别定义，则总判定准则为 CRT_X 和 CRT_Y 中的最大值。如果配筋已定义为一个总配筋率，则按该配筋率计算判定准则，使 CRT_TOT = CRT_X = CRT_Y

 

13.18.6              径向抗剪设计

混凝土的最大抗剪承载力和抗剪承载力分别独立计算。抗剪钢筋的抗剪承载力按两者之差计算。所需配筋按满足该承载力计算

 

13.18.6.1                分项系数荷载

13.18.6.1.1              施加剪应力 v_u

名义剪应力（施加）按下式评估：

 

(ACI 359-04 CC-3521.2.1 (Eqn.16))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并求得各方向的配筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层。

 

13.18.6.1.2              混凝土贡献

名义剪力不得 超过以下各值中的较小值：

 

	方程	表达式	适用条件
a	1
	2
	3
b	4		处于膜压缩状态的截面（Nu >0). , 若 M’< 0，使用公式 6
	5		膜压缩状态下的截面（Nu  >0)
	6		膜压缩状态下的截面（Nu  >0)
c	7		膜拉伸状态下的截面（Nu<0)

(ACI 359-04 CC-3421.4.1(a),(b),(c))

在公式 7 中，当 , v_c  可取为 v_u.

其中：

         纵向配筋率。 A_s 是弯曲配筋（上部和下部）与抗剪配筋之和。

N_u                                板中的膜力，T_x 或 T_y 取决于所确定的方向。

 

13.18.6.1.3              所需配筋

所需配筋面积计算如下：

                      (CC-3521.2.3)

CivilFEM 不计算配筋面积，而是计算配筋率，其单位为面积/面积。该配筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1 得到：

所需抗剪配筋率确定如下：

• 如果名义剪应力小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪配筋：如果 vu ≤ vc 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则应配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

名义剪力（施加的剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f))

因此，A 值_v = 2¹⁰⁰ ，表示抗剪钢筋中的径向剪应力不符合公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.18.6.2                使用荷载 - 仅主要力

13.18.6.2.1              施加剪应力 v

名义剪应力（施加的 ）按下式计算：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并为每个方向确定配筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层厚度。

13.18.6.2.2              混凝土贡献

混凝土贡献取 50%（CC-3431.3(a)）  由分项荷载提供的数值。 v 的值_c 当板顶点承受膜拉力时，不应 低于   (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.6.2.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

            (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均按单位值处理得到：

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要配置抗剪钢筋：如果 v_u ≤ v_c，则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋 以承受附加剪力。

 

名义剪力（施加的剪力）不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果   (CC-3521.2.3(f), CC-3431.3(a))

因此，A值_v = 2¹⁰⁰，表示抗剪钢筋中的径向剪应力不符合公式要求，需要对截面重新进行尺寸设计。

 

13.18.6.3                使用荷载 - 主要荷载加次要荷载，但不包括 该 结构完整性试验 (SIT)

13.18.6.3.1              施加的剪应力 v

名义剪应力（施加的）评估如下：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并求得各 方向的配筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层厚度。

 

13.18.6.3.2              混凝土贡献

混凝土贡献应为 分项荷载所提供数值的 67%（CC-3431.3(a)(2)）。v 的值_c 当板顶点承受膜拉力时，不应低于 (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.6.3.3              钢筋贡献

所需钢筋面积 计算如下：

                        (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋比，其单位为面积/面积。该钢筋比通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1 来获得：

 

所需的抗剪钢筋比按如下方式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力高于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

名义剪力（施加剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3, CC-3432.3(a))

因此，A值_v = 2¹⁰⁰，表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.18.6.4                使用荷载——主要荷载加次要荷载，包括 结构完整性试验 (SIT)

13.18.6.4.1              施加剪应力 v

名义剪应力（施加剪应力）计算如下：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别进行验算，并获取各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c             = 板厚减去机械保护层厚度。

 

13.18.6.4.2              混凝土贡献

混凝土贡献取分项系数荷载提供值的67%（CC-3431.3(a)(2)）。v 的值_c 当板顶点承受膜内拉力时，不应低于 (CC-3431.3(a)(1)).

 

13.18.6.4.3              钢筋的贡献

所需钢筋面积计算如下：

                        (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1，可得到该钢筋率：

 

所需抗剪钢筋率按以下方式确定：

• 如果名义剪应力小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力高于混凝土的允许剪应力，则应配置抗剪钢筋 以承受附加剪力。

 

名义剪力（施加的剪力）不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f), CC-3432.3(a))

因此，A 值_v = 2¹⁰⁰ 表明抗剪钢筋中的径向剪应力不符合公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.18.6.5                结果

设计结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

VC_X	X 方向混凝土的允许剪应力。
VS_X	X 方向剪力钢筋提供的最小剪应力。
VU_X	X 方向名义剪应力。
ASSH_X	X 方向剪力钢筋的单位面积配筋面积。
VC_Y	Y 方向混凝土的允许剪应力。
VS_Y	Y 方向剪力钢筋提供的最小剪应力。
VU_Y	Y 方向名义剪应力。
ASSH_Y	Y 方向剪力钢筋的单位面积配筋面积。
ASSH	剪力钢筋的单位面积配筋面积。
DSG_TOT	设计准则。

 

ASSH 是总剪力钢筋的单位面积配筋面积，等于 ASSH_X 和 ASSH_Y 之和。

DSG_TOT 是在钢筋为设计计算所提供的钢筋时，验算中所得到的判定标准。

 

13.18.7              切向剪切验算

这是 shell 单元平面内的剪切应力或膜剪力。

13.18.7.1                分项系数荷载

13.18.7.1.1              混凝土贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土对该应力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.7.1.2              钢筋贡献

钢筋承载力由以下 eq式确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.12),(Eqn.13))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋的 面积（单位长度的面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋的 面积（单位长度的面积）。
A如果	沿其中一根斜杆方向的受拉纵向钢筋 面积（单位长度的面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜方向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载所产生的环向和膜方向应力。始终为正值。

 

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml  为零。如果在命令中指定了简化方法 ~CHKCON (VAL5=-1)，则这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载所产生的荷载得到。

定义的钢筋 A_ssip  与所需值进行比较，所需值根据 CC-3521.1.1 的公式（12）和（13），结合以下系数计算：

 

 

正交钢筋提供的剪应力 V_so 通过以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.14))

 

不得大于 

 

其中：

-          Vu                    为施加的最大界面剪应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑界面剪应力限值（由用户在命令 ~CHKCON) RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定，采用以下 判据：

正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据 大于第一个判据，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果不满足正交钢筋提供的剪应力 限值，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算 并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.18.7.2                使用荷载 - 仅主力

13.18.7.2.1              混凝土的贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土为此应力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

 

13.18.7.2.2              钢筋的贡献

钢筋的抗力由以下方程确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.12), (Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋的面积（单位长度的面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋的面积（单位长度的面积）。
A如果	沿一根斜杆方向的受拉纵向钢筋面积（单位长度的面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载所产生的环向和膜向应力。始终为正值。

 

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml  为 零。如果在命令 ~CHKCON (VAL5=-1) 中指定了简化方法，则这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载产生的荷载来得到。

定义的钢筋 A_ssip  将其与所需钢筋进行比较，所需钢筋通过 CC-3521.1.1 的公式 (12) 和 (13)，结合以下系数计算：

 

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过下式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3522(e) y CC-3522(c))

 

不大于

 

其中：

-          Vu                    为 施加的最大剪切流 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪切应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（用户在命令 ~CHKCON) 中定义），并且该限值在 RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中有规定，则采用以下 判定标准：

正交钢筋提供的应力判定标准取两个数值中的较大值。如果上述判定标准大于第一个判定标准，则需要配置斜筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪切应力限值不满足要求，则钢筋配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较；但是，正交钢筋判定标准 CRT_ASO 大于 1。

 

 

13.18.7.3                使用荷载——主荷载加次荷载，但不包括 该 结构完整性试验 (SIT)

13.18.7.3.1              混凝土的贡献

对于钢筋混凝土，不认为混凝土 对该作用力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

 

13.18.7.3.2              钢筋的贡献

钢筋的承载力由以下 equations确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.12),(Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋 面积（单位长度的面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋 面积（单位长度的面积）。
A如果	沿一根斜杆方向的受拉纵向钢筋 面积（单位长度的面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜方向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载在环向和膜方向产生的应力。始终为正值。

 

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定了简化方法 ~CHKCON (VAL5=-1),这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载引起的荷载而获得。

定义的钢筋 A_ssip  将其与所需钢筋进行比较，所需钢筋根据 CC-3521.1.1 的公式 (12) 和 (13) 计算， 并采用以下系数：

 

正交钢筋提供的剪应力 V_so 通过以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3522)

 

不大于 0.5·0.2 f’_c·b·t

 

其中：

-          Vu                    是施加的最大剪力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑倾斜钢筋，因此必须满足以下方程：

 

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令中定义 ~CHKCON) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定，则采用以下准则：

正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪应力限值不满足，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）进行计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.18.7.4                使用荷载——主要荷载加次要荷载，包括结构完整性试验 (SIT)

13.18.7.4.1              混凝土的贡献

对于钢筋混凝土，不认为混凝土对该内力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.7.4.2              钢筋的贡献

钢筋的承载力由以下 方程确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.12),(Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋 面积（单位长度面积）。
Asm	经向受拉纵向钢筋 面积（单位长度面积）。
A如果	沿一根斜杆方向受拉的纵向钢筋面积 （单位长度面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜方向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载产生的环向和膜方向应力。始终为正值。

 

如果未指定侧向荷载，则为 Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定简化方法 ~CHKCON (VAL5=-1)，这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载所产生的荷载而得到。

定义的钢筋 A_ssip  将其与所需值进行比较，所需值通过 CC-3521.1.1 的公式 (12) 和 (13) 计算， 采用以下系数：

 

CRT_AS = (A_如果+A_s)/A_ssip

 

正交钢筋 V 提供的剪切应力_so 通过以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3522)

 

不大于 0.5·0.2 f’_c·b·t

 

其中：

-          Vu                    是应用的最大标高 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑倾斜钢筋， 必须满足下式：

V_so = V_u ≤ 0.5·0.2 f’_cbt

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

 

此外，如果考虑界面剪应力的限值（由用户在命令 ~CHKCON) 在 RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定，采用以下 判据：

 

正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据 大于第一个判据，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪切应力限值不满足，则计算钢筋用量 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）并将其与板角处定义的钢筋进行比较，然而， 正交钢筋 CRT_ASO 的判据大于 1。

 

13.18.7.5                结果

检查结果存储在 CivilFEM 的结果文件中：

 

VC	混凝土提供的剪切应力。
CRT_ASX	X方向的配筋系数。
CRT_ASY	X方向的配筋 系数。
CRT_ASO	正交配筋的极限应力 准则。
CRT_TOT	总 体标准。

 

配筋系数是所需配筋与板顶点处定义的配筋之间的 比值。

总准则为板每个方向配筋系数的最大值。

13.18.8              切向剪切设计

这是壳单元平面内的膜面切应力。

 

13.18.8.1                分项系数荷载

13.18.8.1.1              混凝土贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土为该内力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.8.1.2              钢筋的贡献

钢筋的承载力由以下方程确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.12),(Eqn.13))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
A如果	沿一根斜杆方向的受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜方向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载在环向和膜方向产生的应力。始终为正。

 

如果未指定侧向荷载，Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定了简化方法 ~DIMCON (VAL5=-1)，这些数值应通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载所产生的荷载而得到。

正交钢筋提供的剪应力 V_so 通过以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.14))

 

不大于 

 

其中：

-          Vu                    是所施加的最大纵坡 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑倾斜钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令中定义的~DIMCON) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定的以下 判定标准适用：

而正交钢筋所提供应力的判定标准取两个数值中的较大值。如果上述判定标准 大于第一个判定标准，则需要设置斜向钢筋。

 

注：如果正交钢筋提供的剪应力限值不满足，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋 CRT_ASO 的判定值大于 1。

13.18.8.2                使用荷载 - 仅主力

13.18.8.2.1              混凝土贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土对该应力提供抵抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.8.2.2              钢筋的贡献

钢筋的抗力由下列 方程确定：

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.12),(Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋面积（单位长度的面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋面积（单位长度的面积）。
A如果	沿一根斜杆方向的纵向受拉钢筋面积 （单位长度面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜向应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载在环向和膜方向上的应力。始终为正。

 

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定了简化方法~DIMCON (VAL5=-1)，这些值将通过从侧向荷载中 减去预应力、压力和恒载所产生的荷载而获得。

正交配筋提供的剪力 V_so 通过下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e) y CC-3522(c))

 

不大于 0.5·0.2 f’_c·b·t

 

其中：

-          Vu                    是所施加的最大坡度 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑倾斜钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令中定义 ~DIMCON) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定采用以下 准则:

且正交配筋提供的应力准则取两个数值中的较大值。如果上述准则大于第一个值，则需要配置斜向钢筋。

 

注：如果正交配筋提供的剪应力限值不满足，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （计算 CC-3521.1.1 的公式 12 或 13） 并将其与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋 CRT_ASO 的 判定标准大于 1。

 

13.18.8.3                使用荷载——主要荷载加次要荷载，但不包括 结构完整性试验 (SIT)

13.18.8.3.1              混凝土贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土为该作用提供抗力：

 

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.8.3.2              钢筋的贡献

钢筋的承载力由以下 方程确定：

 

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.12),(Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
Asm	子午向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
A如果	沿其中一根斜杆方向的受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜向应力。
Nhl, Nml	地震、风或龙卷风引起的横向荷载在环向和膜方向上的应力。 始终为正值。

 

如果未指定横向荷载，则 Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定简化方法~DIMCON (VAL5=-1)，这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载产生的荷载而获得。

正交配筋提供的剪切应力 V_so 通过下式计算：

 (ACI 359-04 CC-3522)

 

不大于 0.5·0.2 f’_c·b·t

 

其中：

-          Vu                    是所采用的最大标高 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪应力限值 （由用户在命令中定义~DIMCON) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定的限值，则采用以下 准则：

此外，由正交配筋提供的应力判据取两个数值中的较大者。如果上述判据大于第一个判据，则需要设置斜向配筋。

 

注意：如果正交配筋提供的剪应力限值不满足，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （计算 CC-3521.1.1 的公式 12 或 13） 并将其与板角处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋 CRT_ASO 的判定值大于 1。

 

13.18.8.4                使用荷载 - 主荷载加次荷载，包括 结构完整性测试 (SIT)

13.18.8.4.1              混凝土贡献

对于钢筋混凝土，不考虑混凝土对该作用力提供抗力：

 

 (CC-3421.5.1)

 

13.18.8.4.2              钢筋的贡献

配筋的强度由以下方程确定：

 

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.12),(Eqn.13) y CC-3522(c))

 

其中：

Ash	环向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
Asm	经向受拉纵向钢筋面积（单位长度面积）。
A如果	沿一根斜杆方向的受拉纵向钢筋面积（每单位长度的面积）。
Nh, Nm	由压力、预应力或恒载引起的环向和膜应力。
Nhl, Nml	由地震、风或龙卷风引起的侧向荷载在环向和膜方向上的内力。 始终为正值。

 

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml  将为 零。如果在命令中指定简化方法~DIMCON (VAL5=-1)，则这些值将通过从侧向荷载中减去预应力、压力和恒载所产生的荷载而得到。

 

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过以下表达式评估：

 (ACI 359-04 CC-3522)

 

不大于

 

其中：

-          Vu                    是所应用的最大标高 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑倾斜钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 按正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（用户在命令 ~DIMCON) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定的，将采用以下 判定准则：

正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要设置倾斜钢筋。

 

注意：如果不满足正交钢筋提供的剪应力限值，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）进行计算 并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是， 正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.18.8.5                结果

检查结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

VC	混凝土提供的 剪应力。
ASX	X方向钢筋单位长度面积
ASY	Y方向钢筋单位长度面积。
CRT_ASO	正交配筋极限应力准则。
DSG_CRT	设计准则。

 

DSG_TOT 是在钢筋由设计计算确定时进行验算所得到的判定准则。

 

13.18.9              压弯验算

复合弯曲验算通过截面相互作用图进行，以获得钢材和混凝土中的应力分布。该相互作用图根据材料的允许应力，针对每个顶点端部的 X 和 Y 两个方向分别生成。有关相互作用图的更多信息，请参见第 13.1.3 和 13.1.4 节。

 

13.18.9.1                分项荷载的允许应力

13.18.9.1.1              混凝土

13.18.9.1.1.1          压缩

压缩正应力不得超过以下限值（表 CC-3421-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	MEMBRANA+FLEXIÖN(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)

(1)    当仅有一次应力作用时，该应力计算的一次部分不得超过允许施加应力。

(2)    膜应力和弯曲校核相互独立，必须同时进行

(3)    .对于 primary+secondary 类型荷载，膜应力+弯曲的最大允许应力为 0.85f’_c )no 不得超过变形限值  0.002。 采用限制最严格的限值。

 

受压极限用于 计算相互作用图中的纯受压点，从而确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.18.9.1.1.2          受拉

不考虑混凝土的抗拉强度(CC-3421.2)。

 

13.18.9.1.2              钢筋

钢材的规定屈服强度，f_y，不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是， 可以通过在校核命令（chequeo 中设置适当的值来忽略此限值~CHKCON).

下表显示了应力限值 (CC-3422.1 和 CC-3422.2)：

 

	允许应力
	拉伸	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA

 

通常，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。若混凝土需要钢材产生超过其屈服极限的变形才能发挥其承载能力，则变形可能会超过屈服极限，并与混凝土共同作用。

这相当于钢材的应力-应变图，其中斜线段的限值取表中所示的数值。

 

13.18.9.2                使用荷载的允许应力

13.18.9.2.1              混凝土

13.18.9.2.1.1          压缩

受压正应力不得超过以下限值（表 CC-3431-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	膜+弯曲(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)
PRIMARIA+SIT (3)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(3)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (4)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT (RG1.90) (4)

(1)    该应力计算的初级部分在仅有初级应力作用时，不得超过允许施加应力。

(2)    膜检查和弯曲检查彼此独立，必须同时进行。

(3)    结构完整性 测试.

(4)    监管指南 1.90.

 

 

膜极限用于计算相互作用图中的纯受压点，并确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.18.9.2.1.2          受拉

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

.

13.18.9.2.2              钢筋

钢材的规定屈服强度，f_y，不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是，通过在检查命令中 设置适当的值，可以忽略此限值（~CHKCON).

下表显示应力限值 (CC-3432.1 y CC-3432.2) :

 

	允许应力
	拉力	压缩
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA
PRIMARIA+SIT (1)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(1)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (2)
PRIMARIA+SECONDARIA+SIT (RG1.90) (2)

(1)    结构完整性试验: 当临时压力荷载与基本荷载或基本荷载加次要荷载组合时，应力限值可提高50%

(2)    Regulatory Guide 1.90：第 III节，第2分部，ASME 标准 允许在试验中提高钢筋的允许拉应力。然而，如果这些试验在结构的 使用寿命期间必须进行多次，则谨慎的做法是不采用这一放宽规定， 以避免裂缝逐渐扩展。

 

通常，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。若混凝土要发挥其承载能力，所需变形超过钢材的 屈服极限，则变形可能超过屈服极限，并与混凝土共同 作用。

这相当于钢材的应力-应变图，其中斜线段的界限取表中所示数值。

 

13.18.9.3                结果

 

图 13.16‑1 相似耗尽平面的求取

截面承载力判据定义为：图表的“中心”（图 13.13-1 中的 A 点）到表示作用应力的点（图 13.13-1 中的 P 点）的距离，与到表示与这些作用应力相似的极限应力的点（B 点）的距离之比。

如果该判据小于 1.00，即作用于截面的应力低于截面的极限承载力，则截面是安全的。 反之（判据大于 1.00），则认为该截面无效。

 

注：有关更多 信息，请参阅章节 11-A.3：交互作用图

 

检查结果 存储在 CivilFEM 的结果文件中：

 

 

CRT_TOT 是 CRT_X 和 CRT_Y 中的较大值。

.

13.18.10          压弯设计

压弯设计通过截面相互作用图进行，以获得钢材和混凝土中的应力分布。该图根据材料的容许应力，针对每个顶点端部的 X 和 Y 两个方向分别生成。有关相互作用图的更多信息，请参见第 13.1.3 和 13.1.4 节。

 

对于每个方向，CivilFEM 将求得满足 1.00 判定标准的配筋（见压弯验算），容差为 1%。

 

13.18.10.1             分项系数荷载的许用应力

13.18.10.1.1           混凝土

13.18.10.1.1.1       压缩

压缩正应力不得超过以下限值（表 CC-3421-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	MEMBRANA+FLEXIÖN(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)

(1)    仅考虑一次应力作用时，该应力计算的一次部分不得超过允许施加应力。

(2)    膜应力和弯曲应力校核彼此独立，必须同时进行。

(3)    .初级+次级类型荷载的膜+弯曲最大允许应力（0.85f’_c )不得超过  0.002 的变形限值。将采用最严格的限值。

 

受压限值用于 计算相互作用图中的纯受压点，并确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.18.10.1.1.2       拉力

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

 

13.18.10.1.2           钢筋

钢材的规定屈服强度，f_y,不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是，通过在尺寸设计命令 （~DIMCON).

下表显示了应力限值 （CC-3422.1 和 CC-3422.2）：

 

	允许应力
	受拉	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA

 

通常，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。如果混凝土需要钢材产生超过其屈服极限的变形才能发挥承载能力，则钢材的变形可能会超过屈服极限，并与混凝土共同作用。

这相当于钢材的应力–应变图，其中斜支的限值取表中所示的数值。

 

13.18.10.2             使用荷载的允许应力

13.18.10.2.1           混凝土

13.18.10.2.1.1       受压

受压正应力不应超过以下限值（表 CC-3431-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	膜+弯曲(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)
PRIMARIA+SIT (3)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(3)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (4)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT (RG1.90) (4)

(1)    该应力计算的主要部分在仅有一次应力作用时，不得超过允许施加应力。

(2)    膜和弯曲验算相互独立，必须同时进行。

(3)    结构完整性 测试.

(4)    规范指南 1.90.

 

 

膜限值用于 计算相互作用图中的纯受压点，从而确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.18.10.2.1.2       受拉

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

.

13.18.10.2.2           钢筋

钢材的特征屈服强度，f_y, 不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是， 通过在设计命令中设置适当的数值，可以忽略此限制 (~DIMCON).

下表显示了应力限值 （CC-3432.1 和 CC-3432.2）：

 

	允许应力
	受拉	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA
PRIMARIA+SIT (1)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(1)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (2)
PRIMARIA+SECONDARIA+SIT (RG1.90) (2)

(1)    结构完整性试验: 当临时压力荷载与一次荷载或一次荷载加二次荷载组合时，应力限值可提高 50%

(2)    《监管导则》1.90：第 III节，第2分部，ASME标准允许在试验中提高钢筋的允许拉应力。然而，如果这些试验在结构的整个使用期内必须进行多次，为避免裂缝逐渐扩展，谨慎的做法是不采用这一放宽规定。

 

一般而言，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。如果混凝土需要钢材产生超过其屈服极限的变形才能发挥其承载能力，则变形可能会在与混凝土共同作用时超过屈服极限。

这相当于钢材的应力-应变图，其中倾斜段的限值取为表中所示的数值。

 

13.18.10.3             结果

配筋设计结果 存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

 

13.18.11          压弯和剪切设计

该整体设计由前面已定义并在前述章节中说明的所有设计组成：压弯设计、剪切设计和界面剪切设计。

 

13.18.11.1       过程

对于这一整体设计， 第13.13.6、13.13.8和13.13.10章中针对剪切、剪切滑移和组合弯曲设计所给出的相同注释和说明均适用。

有关更多信息，请参见 命令 ~DIMCON (Lab2 = BEND_SHR).

钢筋和机械保护层必须在相应的板顶点处定义（受弯钢筋），请参见命令 ~SHLRNF.

钢筋必须在相应的板顶点处定义（受剪钢筋），请参见命令 ~SHLSHR.

钢筋必须在相应的板顶点处定义（抗剪钢筋），请参见命令 ~SHLIPSH.

13.18.11.2       结果

设计结果汇总 上述所有设计类型，并存储在 CivilFEM 的 结果文件中：

ASTX	X 方向、顶面的配筋率。
ASBX	X方向底面配筋率。
ASTY	Y方向顶面配筋率。
ASBY	Y方向底面的配筋率。
VC	混凝土提供的切向剪力。
ASX	X方向抗剪钢筋的单位长度面积。
ASY	Y方向抗剪钢筋的单位长度面积。
CRT_ASO	切向剪切极限强度准则。
VC_X	X方向允许剪应力。
VS_X	X方向剪力钢筋提供的剪应力。
VU_X	X方向名义剪应力
ASSH_X	X方向抗剪钢筋的单位长度面积。
VC_Y	Y方向允许剪应力。
VS_Y	Y方向剪切钢筋提供的剪应力。
VU_Y	Y方向的名义剪应力
ASSH_Y	Y方向剪切钢筋的单位长度面积
ASSH	剪切钢筋的单位长度面积
DSG_2D	按压弯设计和未按压弯设计的构件。
DSG_TSH	切向剪切设计准则。
DSG_RSH	剪切设计准则。
DSG_CRT	整体设计总准则。

 

13.19           按照 ACI 359-04 进行验算和设计（预应力混凝土）

13.19.1              简介

总体设计参考 2004 ASME BOILER & PRESSURE VESSEL CODE SECTION III Division 2，也称为 ACI 359-04、ARTICLE CC-3000 DESIGN。

本节所述的所有公式均 采用英制单位制：英尺 (in)、磅 (lb)、 秒 (s)。

13.19.2              初始参数定义

根据 ACI 359-04 规范进行校核或设计需要一系列参数，具体如下：

 

1.    材料的强度特性。 这些数据取自分配给板每个顶点的材料属性 （参见命令 ~CFMP). 这些材料属性必须在验算或尺寸设计之前定义。所需数据包括：

f’_c             混凝土的特征抗压强度。

f_y              钢材特定的屈服强度。

2.    板顶点数据:

th             板顶点厚度 （命令的 THK 参数 ~SHLRNF).

构件板顶点的配筋数据 应包含在 CivilFEM 数据库中（参见命令 ~SHLRNF,~SHLSHR y  ~SHLIPSH). 所需数据如下：

 

3.    板顶点配筋数据

c                    受弯钢筋的 机械保护层（命令的 MC 参数~SHLRNF).

A_ss           单位长度的 受弯钢筋面积。此参数用于验算 （参数 ASSXT、ASSXB、ASSYT、ASSYB 删除命令 ~SHLRNF).

4.    板角剪切钢筋数据。

A_ss                       单位面积的抗剪钢筋面积。此参数用于 校核（命令的 ASSOP 参数       ~SHLSHR).

A_ssipX, A_ssipY           板在各个方向上单位长度的界面剪切钢筋面积。这些参数用于验算（命令的 ASSIPX 和 ASSIPY 参数    ~SHLIPSH ).

抗剪钢筋也可以根据以下参数获得：

A_ssX, A_ssY                板在各个方向上单位面积的抗剪钢筋面积（命令的 ASSOPX 和 ASSOPY 参数 ~SHLSHR).

 

s_x, s_y                    板各方向上的钢筋间距，（命令的 SXOP 和 SYOP 参数~SHLSHR).

f                          钢筋直径，单位为 mm（命令的 PHIOP 参数      ~SHLSHR).

N_x, N_y                  板各方向上单位长度内的钢筋数量            （命令的 NXOP 和 NYOP 参数~SHLSHR).

5.    作用于板上的内力。作用于板角点的剪力以及相应的膜内力，从 CivilFEM 结果文件（.RCV）中获取板角点 各方向的内力：

内力           描述

V_u                        剪力

N_u                        轴力（受压为正）。

M_u                        弯矩

13.19.3              方向

板的 X、Y 每个方向均进行验算和设计。对于每个方向，均按照下文所述的全部步骤 进行处理。

ACI 359-04 标准定义了环向方向（环向） 和子午向（子午向）。用户应将两个方向分别定义为：单元 X 轴沿子午向、Y 轴沿环向，或反之。

13.19.4              设计类型

使用 CivilFEM 可以执行条款 CC-3000 中所选的验算和分析类型：

 

径向剪切	CC-3421.4, CC-3431.3, CC-3521.2, CC-3522, CC-3422, CC-3432
切向剪切	CC-3421.5, CC-3521.1, CC-3522, CC-3431.3, CC-3422, CC-3432
弯曲和 轴力	CC-3421.1, CC-3421.2, CC-3422, CC-3431.1, CC-3431.2, CC-3432, CC-3510, CC-3511, CC-3522

 

13.19.5              径向剪切验算

径向剪力是横向剪力，其性质类似于梁中的剪力。它由混凝土和钢筋的贡献组成

 

13.19.5.1                分项系数荷载

13.19.5.1.1              施加的剪应力 v_u

名义剪应力（施加的 ）按下式计算：

 

            (ACI 359-04 CC-3521.2.1 (Eqn.16))

式中：

Vu = Ny or Nx        = 施加的径向剪力（两个 方向分别进行验算，并分别确定各方向的配筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c≥0.85h =板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.5.1.2              混凝土的贡献

混凝土中的允许剪应力 v_c  应小于 v_ci 或 v_{cw .}这些数值按以下公式 计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3421.4.2 (Eqn.8) ,(Eqn.9))

 

 

在这些表达式中：

 

-          K 是以下项的函数：r其形式如下：

 

 

-          M_cr 是导致开裂所需的弯矩

-          系数 n

 

 

-          如果 M_cr – M_i ，则 M_cr 视为零。

 

-          应采用以下概念：

 

V         =施加于所考虑截面的剪力。

M         =与所施加剪力对应的弯矩。

V_i         = 所考虑截面中的现有剪力（若作用方向与 V 相同，则为正）。

M_i        = 与现有剪力相对应的弯矩（若作用方向与 M 相同，则为正）。

M_cr       = 产生开裂所需的弯矩（始终为正）。

f_pc        = 混凝土中所有施加荷载产生的膜应力，并作用于 V 所施加截面的形心处 （受压时为正）。

I           = 距所考虑剪力截面 d/2 处的惯性矩，沿弯矩减小方向测量。

y_t         = 截面形心轴（忽略钢筋）至受拉最严重纤维的距离。

r          = 纵向配筋率。A_s为弯曲配筋（上部和下部）与抗剪配筋之和。

 

如果与现有荷载对应的 load step 未被指定，则使用以下方程计算 V_ci（参数 VAL7 y VAL8 命令的 ~CHKPRS):

此外，对于承受膜拉力的板，混凝土中的允许剪应力（vc) 必须小于 vci o vcw.

vc 根据以下表达式计算：

 (ACI 359-04 CC3421.4.2(g) y CC-3421.4.1(Eqn.7))

其中：

N_u                                板中的膜应力 T_x 或 T_y 根据板中定义的主方向。

 

13.19.5.1.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

                      (CC-3521.2.3)

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋比，其单位为面积/面积。该钢筋比通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为单位值获得：

所需抗剪钢筋比确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v_u ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋 ( A_ssop) 与钢筋 A_v 按以下准则进行比较：

名义剪力（施加剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

 (CC-3521.2.3(f))

因此，CRT = 2 的值¹⁰⁰, 表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足该公式， 需要重新确定截面尺寸。

 

13.19.5.2                使用荷载——仅初级力

13.19.5.2.1              施加的剪应力 v

名义剪应力（施加的剪应力）按下式计算：

 (ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并为每个方向确定钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c ≥0.85h= 板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.5.2.2              混凝土的贡献

混凝土的贡献取分项荷载提供值的50%（CC-3431.3(a)）， 并按 v 中的较小值计算_c, v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c，不应 低于 （CC-3431.3(a)(1)）。该限值 仅适用于公式 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

13.19.5.2.3              钢筋的贡献

所需钢筋面积计算如下：

                       (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度（b）和钢筋间距（s）均取为单位值获得：

 

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力小于混凝土的允许剪应力，则不需要配置抗剪钢筋：如果 v ≤ v_c，则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋（ A_ssop）与钢筋 A_v 按照以下准则进行比较：

 

名义剪力（施加剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

       (CC-3521.2.3 (f), CC-3432.3(a))

因此，CRT = 2¹⁰⁰ 表示抗剪钢筋中的径向剪应力不满足公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.19.5.3                使用荷载——主荷载加次要荷载，但不包括 结构完整性试验 (SIT)

13.19.5.3.1              施加的剪应力 v

名义剪应力（施加的剪应力）按下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并为每个方向计算配筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c ≥0.85h=板厚 减去机械保护层厚度。

 

13.19.5.3.2              混凝土贡献

混凝土贡献取分项荷载提供值的67%（CC-3431.3(a)），并按以下各项中的较小值计算：v_c, v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c ，不得 低于  （CC-3431.3(a)(1)）。该限值仅适用于 公式 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

 

13.19.5.3.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

                      (CC-3521.2.3 y CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为单位值获得：

 

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋 ( A_ssop) 与钢筋 A 进行比较_v 比较准则如下：

名义（施加）剪力不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

If  (CC-3521.2.3, CC-3432.3(a))

因此，CRT = 2 的值¹⁰⁰， 表示抗剪钢筋中的径向剪应力不满足公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.19.5.4                使用荷载 - 主荷载加次要荷载，包括 结构完整性试验 (SIT)

13.19.5.4.1              施加的剪应力 v

名义剪应力（施加的剪应力）按下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(a))

 

式中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并获得各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c≥0.85h=板厚减去机械保护层厚度。

 

 

13.19.5.4.2              混凝土贡献

混凝土贡献应取由系数化荷载提供的数值的 67%（CC-3431.3(a)），并按 v 中的较小值计算_c ,v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c，不得 低于  (CC-3431.3(a)(1))。此限值仅适用于 方程 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

 

13.19.5.4.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

            (CC-3521.2.3 和 CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。 该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1 获得：

 

所需抗剪钢筋率确定如下：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则无需配置抗剪钢筋：如果 v ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋 以承受附加剪力。

 

分配给板顶点的径向抗剪钢筋 ( A_ssop) 与钢筋 A 进行比较_v 按以下准则：

 

名义剪力（施加值）不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

如果  (CC-3521.2.3(f), CC-3432.3(a))

因此，CRT = 2 的值¹⁰⁰ ，表示抗剪钢筋中的径向剪应力不满足 计算公式要求，需要重新设计截面。

 

13.19.5.5                结果

验算结果存储在 CivilFEM 的 结果文件中：

VC_X	X 方向混凝土中的允许剪应力。
VS_X	X 方向抗剪钢筋提供的最小剪应力。
VU_X	X 方向的名义剪应力。
CRT_X	X 方向验算准则。
VC_Y	Y方向混凝土允许剪应力。
VS_Y	Y方向剪力钢筋提供的最小剪应力
VU_Y	Y方向名义剪应力。
CRT_Y	X方向验算准则。
CRT_TOT	总验算准则。

 

总验算准则是所需钢筋与分配给板顶点的钢筋之比。如果钢筋已按各方向分别定义，则总验算准则为 CRT_X 和 CRT_Y 中的最大值。如果钢筋已定义为总体配筋率，则按该配筋率计算验算准则，使 CRT_TOT = CRT_X = CRT_Y

 

13.19.6              径向抗剪设计

混凝土的最大抗剪承载力和抗剪承载力分别独立计算。剪力钢筋的承载力按二者之差计算。所需钢筋按满足该承载力进行计算。

 

13.19.6.1                分项系数荷载

13.19.6.1.1              施加的剪应力 v_u

名义剪应力（施加值）按下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3521.2.1(Eqn.16))

 

其中：

V = Ny or Nx            = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立进行验算，并得到各方向所需的配筋）。

b = bw                           = 长度单位

d= th – c ≥ 0.85h=板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.6.1.2              混凝土的贡献

混凝土中的允许剪应力 v_c  应小于 v_ci 或 v_{cw .}这些数值按下列公式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3421.4.2 (Eqn.8) ,(Eqn.9))

 

 

在这些表达式中：

 

-          K 是……的函数r 如下所示：

 

 

-          M_cr 是产生开裂所需的弯矩

-          系数 n

 

 

-          如果 M_cr – M_i ，则 M_cr 被认为等于零。

 

-          应使用以下定义：

 

V         =施加于所考虑截面的剪力。

M         =与所施加剪力对应的弯矩。

V_i         = 所考虑截面上的现有剪力（若其作用方向与 V 相同，则为正）。

M_i        = 与现有剪力对应的弯矩（若其作用方向与 M 相同，则为正）。

M_cr       = 产生开裂所需的弯矩（始终为正）。

f_pc        = 混凝土中由所有施加荷载引起、且作用于 V 所在截面形心处的膜应力 （受压时为正）。

I           = 距所考虑剪力截面 d/2 处的惯性矩，沿弯矩减小方向测量。

y_t         = 忽略钢筋时，截面形心轴至受拉最外纤维的距离。

r          = 纵向配筋率。A_s 是弯曲钢筋（上部和下部）与抗剪钢筋的总和。

 

如果与现有荷载对应的 load step 未被选中，则使用下列方程计算 V_ci （参数 VAL7 y VAL8 命令 ~DIMPRS):

 

此外，对于承受膜拉力的板，混凝土中的允许剪应力（vc) 必须小于 vci o vcw.

vc 根据下列表达式计算：

(ACI 359-04 CC3421.4.2 (g) y CC-3421.4.1(Eqn.7))

其中：

N_u                                T板中的膜力_x 或 T_y根据板中定义的主方向。

 

13.19.6.1.3              所需钢筋

所需钢筋面积计算如下：

(CC-3521.2.3)

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋比，其单位为面积/面积。该钢筋比通过将截面宽度（b）和钢筋间距（s）均取为单位值获得：

所需抗剪钢筋比确定如下：

• 如果名义剪应力小于混凝土的允许剪应力，则不需要配置抗剪钢筋：如果 vu ≤ vc 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋以承受附加剪力。

 

名义剪力（作用剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

 (CC-3521.2.3(f))

因此，A 值_v = 2¹⁰⁰，表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足计算公式，截面需要重新设计。

 

13.19.6.2                使用荷载 - 仅主要内力

13.19.6.2.1              施加剪应力 v

名义剪应力（施加剪应力）按下式计算：

 

(ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并确定各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c≥0.85h =板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.6.2.2              混凝土的贡献

混凝土的贡献取分项荷载提供值的 50%（CC-3431.3(a)），并按 v 中的较小值计算_c, v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c, 不应 低于  (CC-3431.3(a)(1))。该限值仅适用于 方程 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

 

 

13.19.6.2.3              钢筋贡献

所需钢筋面积 计算如下：

(CC-3521.2.3 和 CC-3522(b))

CivilFEM 不计算钢筋面积，而是计算钢筋比，其单位为面积/面积。该钢筋比通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为 1 得到：

所需抗剪钢筋比 按如下方式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v_u ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置抗剪钢筋 以承受额外的剪力。

 

名义（施加）剪力不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

 (CC-3521.2.3(f), CC-3431.3(a))

因此，A 值_v = 2¹⁰⁰，表示剪力钢筋中的径向剪应力不满足公式要求，需要对截面重新进行尺寸设计。

 

13.19.6.3                使用荷载——主荷载加次要荷载，但不包括结构完整性测试 (SIT)

13.19.6.3.1              施加剪应力 v

名义（施加）剪应力按下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(a))

 

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个方向分别独立进行验算，并得到各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c ≥0.85h =板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.6.3.2              混凝土贡献

混凝土贡献应为分项荷载提供值的67% (CC-3431.3(a)(2))，并按以下各项中的较小值计算： v_c, v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c，不得低于  (CC-3431.3(a)(1))。此限值仅适用于 公式 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

 

13.19.6.3.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

(CC-3521.2.3 和 CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为单位值获得：

 

所需抗剪钢筋比按如下方式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要抗剪钢筋：如果 v≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须设置抗剪钢筋以 承受附加剪力。

 

名义剪力（施加的剪力）不得 超过规范规定的限值，该限值计算如下：

(CC-3521.2.3(f), CC-3431.3(a))

因此，A 值_v = 2¹⁰⁰，表示抗剪钢筋中的径向剪应力不符合公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.19.6.4                使用荷载 - 主荷载加次要荷载，包括 结构完整性试验 (SIT)

13.19.6.4.1              施加的剪应力 v

名义剪应力（施加值）按下式评估：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(a))

 

其中：

V = Ny or Nx          = 施加的径向剪力（两个 方向分别独立验算，并分别求得各方向所需的钢筋）。

b = bw                        = 长度单位

d= th – c≥0.85h =板厚减去机械保护层厚度。

 

13.19.6.4.2              混凝土贡献

混凝土贡献取分项荷载提供值的67%（CC-3431.3(a)(3)）， 并按以下两者中的较小值计算： v_c, v_ci 或 v_cw.

混凝土中的允许应力 v_c不得 低于  （CC-3431.3(a)(1)）。此限值仅适用于 公式 CC-3421.4.1(Eqn.7)：

 

13.19.6.4.3              钢筋贡献

所需钢筋面积计算如下：

                        (CC-3521.2.3 和 CC-3522(b))

CivilFEM不计算钢筋面积，而是计算钢筋率，其单位为面积/面积。该钢筋率通过将截面宽度 (b) 和钢筋间距 (s) 均取为单位值获得：

所需剪力钢筋率按以下方式确定：

• 如果名义剪应力 小于混凝土的允许剪应力，则不需要配置剪力钢筋：如果 v ≤ v_c 则 A_v = 0.

·          如果名义剪应力大于混凝土的允许剪应力，则必须配置剪力钢筋以承受附加剪力。

 

名义剪力（施加剪力）不得超过规范规定的限值，该限值计算如下：

(CC-3521.2.3(f), CC-3431.3(a))

因此，A值_v = 2¹⁰⁰，表示剪力钢筋中的径向剪应力不符合公式要求，需要重新确定截面尺寸。

 

13.19.6.5                结果

配筋计算结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

VC_X	X 方向混凝土允许剪应力。
VS_X	X 方向抗剪钢筋提供的最小剪应力。
VU_X	X 方向名义剪应力。
ASSH_X	X 方向单位面积上的抗剪钢筋面积。
VC_Y	Y 方向混凝土允许剪应力。
VS_Y	Y 方向抗剪钢筋提供的最小剪应力。
VU_Y	Y 方向名义剪应力。
ASSH_Y	Y 方向单位面积上的抗剪钢筋面积。
ASSH	单位面积上的抗剪钢筋面积。
DSG_TOT	设计准则。

 

ASSH 是总抗剪配筋面积与单位面积之比，其值为 ASSH_X 和 ASSH_Y 之和。

DSG_TOT 是在配筋采用设计计算所得值时，通过验算得到的准则。

 

13.19.7              切向剪切验算

这是壳单元平面内的剪切应力，即膜剪切力。

 

13.19.7.1                分项系数荷载

13.19.7.1.1              混凝土的贡献

当出现满足以下条件的有效预应力最小配筋率时（CC-3521.1.2），

 

混凝土提供的剪切应力 V_c 应根据以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3421.5.2(Eqn.10))

 

其中：

-          f_m y f_h     子午向 方向的膜应力（子午向）和环向（环向） 分别表示。在上述公式中，受压时取正值。

-          N_m y N_h  由压力、预应力和恒载引起的膜应力（子午向 y 环向）由压力、预应力和恒载引起。

-          T_h y T_m   膜应力（子午向 y 环向)这是由于温度荷载引起的。

V_c如果不存在有效预应力，则取为零。

如果已知不存在有效预应力，则标签 VAL7 在命令  ~DIMPRS 可以设置为 -1。

13.19.7.1.2              钢筋的贡献

如果名义剪力 （施加的）小于混凝土允许剪力的 85%，且有效预应力为压应力，则不需要剪力钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2)

 

Nh y Nm 是膜应力，分别作用于环向（环向) 子午向 (子午向) 分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起（受拉为正，受压为负）。

 

如果	不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.12) y (Eqn.13))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和子午向纵向膜力。

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法 ~CHKPRS (VAL5 = -1)，则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒载荷载得到。

所提供的钢筋 A_ssip 将其与所需值进行比较，所需值根据 CC-3521.1.1 的公式 (12) 和 (13)，结合以下系数计算：

 

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过下式进行评估：

 

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.14))

 

且不大于 0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜向钢筋一个方向上的纵向钢筋面积。

-          Vu                    为最大剪切应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下公式：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑到剪切应力限值（用户在命令中定义的限值 ~CHKPRS) RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定的限值，则采用以下 判据：

而正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要配置斜向钢筋。

 

注：如果正交钢筋提供的剪切应力限值不满足，则钢筋配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是， 正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.7.2                使用荷载 - 仅主要内力

13.19.7.2.1              混凝土的贡献

混凝土允许承受的剪切应力应为 分项荷载所得数值的 50%（CC-3431.3）。

 

13.19.7.2.2              钢筋的贡献

如果名义剪力 （施加的剪力）小于混凝土允许剪力的 50%，且有效预应力为压应力，则不需要配置剪切钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2, CC-3522(f))

 

Nh y Nm 是膜应力，分别作用于环向环向）和子午向（子午向），分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起 （受拉为正，受压为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	（ACI 359-04 CC-3521.1.1 Eqn.(12) and Eqn.(13) and CC-3522(c)）

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和 子午向纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法 ~CHKPRS (VAL5 = -1），则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒载产生的荷载来获得。

所提供的钢筋 A_ssip 与所需钢筋进行比较，所需钢筋根据 CC-3521.1.1 的公式（12）和（13），采用以下系数计算：

 

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过以下表达式进行评估：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不大于 0.5·0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜向钢筋一个方向上的纵向钢筋面积

-          Vu                    为 最大剪应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下 方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪应力限值（用户在命令 ~CHKPRS) RG 1.136（SRP 3.8.1，Section II.5.A）中规定了以下 准则：

此外，正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪应力限值不满足，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较；但是，正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.7.3                使用荷载——主荷载加次荷载，但不包括结构完整性试验 (SIT)

13.19.7.3.1              混凝土的贡献

混凝土允许承受的摩擦剪应力应为按分项系数荷载所得数值的 67%（CC-3431.3）。

 

13.19.7.3.2              钢筋的贡献

如果名义剪力（施加的剪力）小于混凝土允许剪力的 50%，且有效预应力为压应力，则不需要配置抗剪钢筋。因此：

 

如果		Txy ≤ 0.50Vc
Entonces	(CC-3521.1.2, CC-3522(f))	Ash = Asm = 0 (CC-3521.1.2, CC-3522(f))

 

Nh y Nm 是膜应力，分别沿 环向（环向）子午向（经向） 分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起（拉应力为正，压应力为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1 式(12)和式(13)以及 CC-3522(c))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和经向方向上的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和经向方向上的纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法~CHKPRS (VAL5 = -1)，则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒载得到。

所提供的钢筋 A_ssip 将其与所需钢筋进行比较，所需钢筋根据 CC-3521.1.1 的式(12)和式(13)，采用以下系数计算：

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过下式进行评估：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不得大于 0.5·0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜杆一个方向上的纵向钢筋面积

-          Vu                    为 最大界面剪应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果还考虑界面剪应力限值（由用户在命令 ~CHKPRS) 在 RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定，则采用以下准则：

正交钢筋提供的应力准则取两个数值中的较大值。如果上述准则大于第一个准则，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪应力限值不满足，则配筋率 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）计算得出 并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.7.4                使用荷载——主要荷载加次要荷载，包括 结构完整性试验 (SIT)

13.19.7.4.1              混凝土的贡献

混凝土在界面剪切作用下的许用应力应为 分项系数荷载所给数值的 67%（CC-3431.3）。

 

13.19.7.4.2              钢筋的贡献

如果名义剪力 （施加的）小于混凝土许用剪力的 50%，且有效预应力为压应力，则无需配置剪切 钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2, CC-3522(f))

 

Nh y Nm 是膜内力，沿环向（环向) 子午向 (子午向) 分别由压力、恒载和有效预应力引起（受拉为正，受压为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1 Eqn.(12) 和 Eqn.(13) 以及 CC-3522(c))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别是由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和 经向纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，Nhl y Nml 将等于零。如果在命令 ~CHKPRS (VAL5 = -1)，则侧向荷载将通过从总荷载中扣除预应力、压力和恒荷载得到。

提供的钢筋 A_ssip 将与所需钢筋进行比较，所需钢筋按照 CC-3521.1.1 的公式 (12) 和 (13)，并采用以下系数计算：

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过以下表达式进行评估：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不得大于 0.5·0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   与水平线成 45 度倾斜的钢筋在一个方向上的纵向钢筋面积。

-          Vu                    是最大剪切应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑切向应力限值（由用户在命令 ~CHKPRS) RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定了以下准则：

正交钢筋提供的应力准则取两个值中的较大值。如果上述准则大于第一个值，则需要配置斜向钢筋。

 

注：如果不满足正交钢筋提供的剪应力限值，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的方程 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋准则 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.7.5                结果

校核结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

VC	混凝土提供的 剪应力。
CRT_ASX	X 方向的 配筋系数。
CRT_ASY	Y 方向的 配筋系数。
CRT_ASO	正交钢筋的 限值应力准则。
CRT_TOT	总 判定标准。

 

配筋系数是所需钢筋面积与板顶点处定义的钢筋面积之比。

总判定标准是板每个方向上配筋系数的最大值。

当不需要抗剪钢筋时，配筋系数及由此得到的判定标准均为零。

 

13.19.8              切向剪切设计

这是壳单元平面内的剪切应力或膜剪力。

 

13.19.8.1                荷载效应组合值

13.19.8.1.1              混凝土贡献

当存在最小有效预应力配筋率，使得满足以下条件（CC-3521.1.2）时，

                                              

 

混凝土提供的剪切力 V_c 应根据以下表达式进行评估：

 (ACI 359-04 CC-3421.5.2(Eqn.10))

 

其中：

-          f_m y f_h     子午方向的膜应力（子午）和环向（环向） 分别。在上述公式中，压应力取正值。

-          N_m y N_h  膜应力（子午向 y 环向）由压力、预应力和恒载引起。

-          T_h y T_m   膜应力（子午向 y 环向）由温度荷载引起。

V_c如果不存在有效预应力，则取为零。

如果已知不存在有效预应力，则标签VAL7在命令中  ~DIMPRS 可设定为 -1。

13.19.8.1.2              钢筋贡献

如果名义剪力 （施加的）小于混凝土允许剪力的 85%，且有效预应力为压应力，则不需要配置抗剪钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2)

 

Nh y Nm 是膜应力，分别作用于环向（环向）子午向（子午向）的膜应力，分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起（受拉为正，受压为负）。

 

如果	不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1 (Eqn.12) 和 (Eqn.13))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和子午向纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了 简化方法 ~DIMPRS (VAL5 = -1)，则将从总荷载中减去预应力、压力和恒荷载产生的荷载，以获得侧向荷载。

由正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3521.1.1(Eqn.14))

 

不得大于 0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜向钢筋一个方向上的纵向钢筋面积。

-          Vu                    为最大剪切应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足下式：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令中定义 ~DIMPRS) RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定了以下 判据：

正交钢筋提供的应力判据取两个数值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要设置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪应力限值不满足，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）进行计算， 并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.8.2                使用荷载 - 仅主要内力

13.19.8.2.1              混凝土贡献

混凝土允许的剪切应力应为 分项荷载给定值的 50%（CC-3431.3）。

 

13.19.8.2.2              钢筋贡献

如果名义剪力 （施加的剪力）小于混凝土允许剪力的 50%，且有效预应力为压应力， 则不需要配置抗剪钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2, CC-3522(f))

 

Nh y Nm为膜应力，分别作用于环向（环向）子午向（子午向）方向，分别由压力、恒载和有效预应力引起 （受拉为正，受压为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1 式(12)和式(13)以及 CC-3522(c))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向方向纵向钢筋的面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和子午向方向纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法~DIMPRS (VAL5 = -1)，则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒荷载得到。

正交钢筋提供的剪应力 V_so 通过下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不大于 0.5·0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜向钢筋一个方向的纵向钢筋面积。

-          Vu                    为 最大剪切应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向钢筋，因此必须满足以下 方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪切应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令 ~DIMPRS) 中定义，并在 RG 1.136 (SRP 3.8.1, Section II.5.A) 中规定，则采用以下 准则：

正交钢筋提供的应力准则取两个值中的较大值。如果上述准则 大于第一个值，则需要配置斜向钢筋。

 

注意：如果不满足正交钢筋提供的剪切应力 限值，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的方程 12 或 13）将被计算 并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋准则 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.8.3                使用荷载 - 主荷载加次荷载，但不包括 结构完整性试验 (SIT)

13.19.8.3.1              混凝土贡献

混凝土中用于抗剪的允许应力应为分项荷载所得数值的 67%（CC-3431.3）。

 

13.19.8.3.2              钢筋的贡献

如果名义剪力 （施加的剪力）小于混凝土允许剪力的50%，且有效预应力为压应力，则不需要配置抗剪钢筋。因此：

 

如果
Entonces	= 0（CC-3521.1.2、CC-3522(f)）

 

Nh y Nm 是膜应力，分别作用于环向（环向）子午向（子午向）的膜应力，分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起（受拉为正，受压为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	（ACI 359-04 CC-3521.1.1 式（12）和式（13）以及 CC-3522(c)）

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风荷载等侧向荷载引起的环向和子午向纵向膜应力。

如果未指定侧向荷载，Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法~DIMPRS (VAL5 = -1），则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒载得到。

正交配筋提供的剪应力 V_so 通过下式计算：

 

 (ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不大于 0.5·0.2 f’_cbt.

 

其中：

-          A_如果                   斜杆一个方向上的纵向配筋面积。

-          Vu                    为最大剪应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜向配筋，因此必须满足下式：

 

CivilFEM 根据正交配筋提供的剪应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（用户在命令中定义的~DIMPRS)，RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定的，则采用以下 判据：

正交钢筋提供的应力判据取两个值中的较大值。如果上述判据大于第一个判据，则需要配置斜向钢筋。

 

注意：如果正交钢筋提供的剪切应力限值不满足，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的公式 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是， 正交钢筋判据 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.8.4                使用荷载——主荷载加次要荷载，包括结构完整性试验 (SIT)

13.19.8.4.1              混凝土的贡献

混凝土承受剪切作用时的允许应力应为 分项荷载给定值的 67%（CC-3431.3）。

 

13.19.8.4.2              钢筋的贡献

如果名义剪切荷载 （施加荷载）小于混凝土允许剪切荷载的 50%，且有效预应力为压应力，则不需要配置 抗剪钢筋。因此：

 

如果
Entonces	(CC-3521.1.2, CC-3522(f))

 

Nh y Nm 是膜应力，分别沿环向（环向）子午向（子午向) 分别由压力、恒载和有效预应力荷载引起（受拉为正，受压为负）。

 

 

如果	或 不存在有效预应力
Entonces	(ACI 359-04 CC-3521.1.1 Eqn.(12) 和 Eqn.(13) 以及 CC-3522(c))

 

其中 Ash y Asm 分别为环向和子午向的纵向钢筋面积。

N_hl y N_ml 分别为由地震、风荷载或龙卷风等侧向荷载引起的环向和子午向纵向膜力。

如果未指定侧向荷载，则 Nhl y Nml 将等于零。如果在命令中指定了简化方法 ~DIMPRS (VAL5 = -1)，则侧向荷载将通过从总荷载中减去预应力、压力和恒载引起的荷载来获得。

正交钢筋提供的剪切应力 V_so 通过下式计算：

 

 

(ACI 359-04 CC-3522(e))

 

不大于

 

其中：

-          A_如果                   斜筋一个方向上的纵向钢筋面积。

-          Vu                    是最大剪切应力 Txy.

-          t                       总厚度。

 

由于 CivilFEM 不考虑斜筋，因此必须满足以下方程：

 

CivilFEM 根据正交钢筋提供的剪切应力准则考虑该限值：

 

此外，如果考虑剪切应力限值（由用户在命令 ~DIMPRS) RG 1.136（SRP 3.8.1, Section II.5.A）中规定，则采用以下准则：

正交钢筋提供的应力准则取两个值中的较大值。如果上述准则大于第一个值，则需要设置斜筋。

 

注意：如果不满足正交钢筋提供的剪切应力限值，则钢筋面积 A_sm+A_如果 y A_sh+A_如果 （CC-3521.1.1 的方程 12 或 13）将被计算，并与板顶点处定义的钢筋进行比较，但是，正交钢筋准则 CRT_ASO 大于 1。

 

13.19.8.5                结果

校核结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

VC	混凝土提供的 剪切应力。
ASX	X方向钢筋的单位长度面积
ASY	Y方向钢筋的单位长度面积。
CRT_ASO	正交钢筋的极限应力准则。
DSG_CRT	设计准则。

如果钢筋采用设计计算所提供的钢筋，DSG_CRT就是在验算中得到的准则。

 

13.19.9              压弯验算

压弯验算通过截面的相互作用图进行，以获得钢材和混凝土中的应力分布。根据材料的许用应力，对每个顶点端部在X和Y两个方向分别绘制该相互作用图。

有关相互作用图的更多信息，请参见13.1.3和 13.1.4节。

 

13.19.9.1                分项系数荷载的许用应力

13.19.9.1.1              混凝土

13.19.9.1.1.1          受压

压缩正应力不得超过以下限值（表CC-3421-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	膜+弯曲(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)

(1)    当仅有初始应力作用时，该应力计算的初始部分不得超过允许施加的应力。

(2)    膜内力和弯曲验算彼此独立，必须全部进行

(3)    .对于主荷载+次荷载类型，膜内力+弯曲的允许最大应力（0.85f’_c )不得超过  0.002 的应变限值。 应采用更严格的限值。

 

抗压限值用于计算相互作用图中的纯受压点，从而确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.19.9.1.1.2          受拉

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

 

13.19.9.1.2              钢筋

钢材的规定屈服强度，f_y, 不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是，可以通过在验算命令中设置适当的值来忽略此限值（~CHKPRS).

下表列出了应力限值 （CC-3422.1 和 CC-3422.2）：

 

	允许应力
	受拉	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA

 

通常，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。如果混凝土需要钢材产生超过其屈服极限的应变才能发挥其承载能力，则钢材与混凝土共同作用时，钢材应变可能超过屈服极限。

这相当于钢材的应力-应变图，其中斜线段的限值取表中所示数值。

 

13.19.9.2                使用荷载的容许应力

13.19.9.2.1              混凝土

13.19.9.2.1.1          受压

压缩正应力不得超过以下限值（表 CC-3431-1）：

 

 

	允许应力
	MEMBRANA	膜+弯曲(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)
PRIMARIA+SIT (3)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(3)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (4)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT (RG1.90) (4)

(1)    该应力计算中的一次应力部分，在仅有一次应力作用时，不得超过允许施加应力。

(2)    膜应力和弯曲应力的校核相互独立，必须同时进行。

(3)    结构完整性 试验.

(4)    监管指南 1.90.

 

 

膜应力限值用于计算相互作用图中的纯压点，从而确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.19.9.2.1.2          受拉

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

.

13.19.9.2.2              钢筋

钢材的规定屈服强度 f_y，不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是，可以在校核命令中设置适当的值，从而忽略该限值（~CHKPRS).

下表给出了应力限值（CC-3432.1 和 CC-3432.2）：

 

	允许应力
	受拉	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA
PRIMARIA+SIT (1)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(1)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (2)
PRIMARIA+SECONDARIA+SIT (RG1.90) (2)

(1)    结构完整性试验：当临时压力荷载与一次荷载或一次荷载加二次荷载组合时，应力限值可提高 50%

(2)    Regulatory Guide 1.90：Section III, Division 2，ASME 标准允许在试验中提高钢筋的受拉许用应力。但是，如果在结构的使用寿命期间必须多次进行这些试验，谨慎的做法是不采用这一放宽规定，以避免裂缝逐渐扩展。

 

一般而言，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。如果混凝土要发挥其承载能力所需的变形超过钢材的屈服变形，则钢材与混凝土共同作用时，变形可能超过屈服限值。

这相当于钢材的应力—应变图，其中倾斜分支的限值取表中所示的数值。

 

13.19.9.3                结果

 

图 13.17‑1 获取相似破坏平面

截面承载力准则定义为：图表“中心”（图13.13-1中的A点）到表示作用应力的点（图13.13-1中的P点）的距离，与到表示这些作用应力对应的相似极限应力的点（B点）的距离之比。

如果该准则小于1.00，即作用于截面的应力小于其极限承载力，则截面满足安全要求。否则（准则大于1.00），将认为截面无效。

 

注：有关详细信息，请参阅章节 11-A.3：相互作用图

 

校核结果存储在CivilFEM结果文件中：

 

 

CRT_TOT是CRT_X和CRT_Y中的最大值。

.

13.19.10          压弯设计

压弯设计通过截面相互作用图进行，以获得钢材和混凝土中的应力分布。根据材料的许用应力，对每个顶点端部沿X和Y两个方向分别生成该相互作用图。

 有关相互作用图的更多信息，请参见13.1.3和13.1.4节。

对于每个方向，CivilFEM将计算使准则达到1.00的配筋（见压弯校核），容许误差为1%。

 

13.19.10.1             荷载分项系数作用下的许用应力

13.19.10.1.1           混凝土

13.19.10.1.1.1       压缩

压缩正应力不得超过以下限值（表 CC-3421-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	MEMBRANA+FLEXIÖN(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)

(1)    在仅有一次应力作用时，该应力计算的一次部分不得超过允许施加应力。

(2)    膜应力和弯曲应力的校核彼此独立，二者均必须进行。

(3)    .对于一次+二次类型荷载，膜应力+弯曲应力的允许最大应力（0.85f’_c )不得超过应变限值 0.002。应采用限制性最强的限值。

 

压缩限值用于计算相互作用图中的纯压缩点，从而确定图中的 C 点（参见第 11-A.3.1 章）。

 

13.19.10.1.1.2       拉伸

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

 

13.19.10.1.2           钢筋

钢材的规定屈服强度 f_y不得超过 60000 psi（CC-3422.1）。但是，可以在设计命令中设置适当的值，从而忽略该限值（~DIMPRS).

下表显示了应力限值 （CC-3422.1 和 CC-3422.2）：

 

	允许应力
	拉伸	压缩
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA

 

通常，钢材中的应力不应超过上表所示的数值。如果混凝土为了发挥其承载能力而需要的变形超过钢材的屈服极限，则钢材变形可能会超过屈服极限，并与混凝土共同作用。

这相当于钢材的应力—应变图，其中斜线段的限值为表中所示的数值。

 

13.19.10.2             使用荷载下的许用应力

13.19.10.2.1           混凝土

13.19.10.2.1.1       压缩

压缩正应力不应超过以下限值（表 CC-3431-1）：

 

	允许应力
	MEMBRANA	膜+弯曲(2)
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA(1)
PRIMARIA+SIT (3)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(3)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (4)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT (RG1.90) (4)

(1)    当仅有一次应力作用时，本应力计算的一次部分不应超过允许施加应力。

(2)    膜应力和弯曲检查彼此独立，二者均应进行。

(3)    结构完整性 试验.

(4)    监管指南 1.90.

 

 

膜限值用于计算相互作用图中的纯压点，从而确定图中的C点（参见第11-A.3.1章）。

 

13.19.10.2.1.2       受拉

不考虑混凝土的抗拉强度（CC-3421.2）。

.

13.19.10.2.2           钢筋

钢材的规定屈服强度，f_y,不得超过60000 psi（CC-3422.1）。但是，可以在设计命令中设置适当的值，以忽略此限值（~DIMPRS).

下表列出了应力限值 （CC-3432.1和CC-3432.2）：

 

	允许应力
	受拉	受压
PRIMARIA
PRIMARIA+SECUNDARIA
PRIMARIA+SIT (1)
PRIMARIA+SECUNDARIA+SIT(1)
PRIMARIA+SIT (RG1.90) (2)
PRIMARIA+SECONDARIA+SIT (RG1.90) (2)

(1)    结构完整性试验: 当临时压力荷载与主要荷载，或主要荷载与次要荷载组合时，应力限值可提高50%

(2)    《监管指南1.90：第III节，第2分部》，ASME标准允许在试验中提高钢筋的受拉许用应力。但是，如果这些试验在结构的整个使用寿命期间需要多次进行，明智的做法是不采用这一放宽规定，以避免裂缝逐渐扩展。

 

一般而言，钢材中的应力不会超过上表所示的数值。如果混凝土要发挥其承载能力，需要的变形超过钢材的屈服变形，则钢材与混凝土共同作用时，变形可能超过屈服限值。

这相当于钢材的应力-应变图，其中斜线段的限值采用表中所示数值。

 

13.19.10.3             结果

设计结果存储在 CivilFEM 结果文件中：

 

 

13.19.11          偏心受弯和剪切设计

此整体设计由前文已定义并在前面章节中说明的所有设计组成：偏心受弯、剪切和界面剪切设计。

 

13.19.11.1       过程

对于此整体设计，剪切、界面剪切和偏心受弯设计采用第 13.14.6、 13.14.8 和 13.14.10 章中所述的相同说明和解释。

有关更多信息，请参见命令 ~DIMPRS (Lab2 = BEND_SHR).

相应板顶点处必须定义钢筋和机械保护层（受弯配筋），请参见命令 ~SHLRNF.

钢筋必须在相应的板顶点处定义（抗剪钢筋），请参见 命令 ~SHLSHR.

钢筋必须在相应的板顶点处定义（抗剪摩擦钢筋），请参见 命令 ~SHLIPSH.

13.19.11.2       结果

设计结果汇总了上述所有设计类型，并存储在 CivilFEM 的 结果文件中：

ASTX	X 方向上表面的 配筋率。
ASBX	X 方向下表面的 配筋率。
ASTY	Y 方向上表面的 配筋率。
ASBY	Y 方向下表面的 配筋率。
VC	混凝土提供的 切向剪力。
ASX	X 方向抗剪摩擦钢筋的 单位长度面积。
ASY	Y 方向抗剪摩擦钢筋的 单位长度面积。
CRT_ASO	切向剪切极限 承载力准则。
VC_X	X 方向允许的 剪应力。
VS_X	X 方向抗剪钢筋提供的 剪应力。
VU_X	X方向名义剪应力
ASSH_X	X方向抗剪钢筋的单位长度面积。
VC_Y	Y方向允许剪应力。
VS_Y	Y方向抗剪钢筋提供的剪应力。
VU_Y	Y方向名义剪应力
ASSH_Y	Y方向抗剪钢筋的单位长度面积
ASSH	抗剪钢筋的单位长度面积
DSG_2D	按组合弯曲设计和未按组合弯曲设计的构件。
DSG_TSH	切向剪切设计准则。
DSG_RSH	剪切设计准则。
DSG_CRT	整体设计总准则。

 

13.20           根据欧洲规范2（EN 1992-1-1:2004/AC:2008）进行裂缝验算

13.20.1              受拉裂缝

受拉裂缝验算通过计算裂缝宽度进行，并检查其是否超过最大裂缝宽度：

 

其中：

      计算裂缝宽度。

   最大裂缝开口宽度（命令参数 ~CHKCON)

计算裂缝宽度根据下式（第7.3.4条）得到：

 

   裂缝间最大间距。

      钢筋平均应变。

      混凝土平均应变。

f          钢筋直径（根据按间距和直径定义板配筋所得，参见命令 ~SHLRNF).

    有效钢筋几何配筋率（有效受拉区域内所包含的钢筋面积）。CivilFEM 使用以下方法计算该值：   y

  

 

k₁        考虑钢筋粘结性能的系数（命令参数 ~CHKCON).

k₂        考虑应变分布形式的系数：

            其中  为最大受拉应变， 为假定该截面开裂时截面边缘纤维中的最小应变。

k₃, k₄   国家附录中定义的常数（命令参数 ~CHKCON).

c          纵向钢筋的保护层。 （取自板配筋的定义， 参见命令 ~SHLRNF).

       按开裂截面计算的 受拉钢筋应力。

       钢筋的纵向 变形模量。

k_t         考虑荷载持续时间的 系数（命令参数 ~CHKCON).

       钢材与混凝土弹性模量之 比（E_s/E_cm).

13.20.2              钢筋应力的计算

在计算过程中，需要知道使用状态下钢筋的应力（s_s），在开裂截面假定下。

该应力通过迭代过程计算，在此过程中寻找一个变形平面，使其产生的应力状态与外部作用效应保持平衡。根据该变形平面和钢筋的位置，计算钢筋的应力。

作为外部作用效应，对于使用状态应力，采用计算作用效应；对于开裂发生瞬间的应力，采用与计算作用效应相似的作用效应，使受拉最严重纤维中的应力等于混凝土抗拉强度。

如果作用于横截面的作用效应在压弯计算中导致其破坏，则该横截面及其所属构件将标记为未验算。

13.20.3              验算结果

验算结果存储在 CivilFEM 相应的结果文件备选项（*.RCV）中。

可获得以下结果（参见命令 ~PLLSCON y ~PRCON):

 

CRT_TOT_X	X 轴总开裂准则。
SIGMA_X	X 轴最大应力。
WK_X	计算裂缝宽度 位于 X 轴.
SRMAX_X	X 轴裂缝之间的最大间距。
EM_X	X 轴钢筋平均应变与 混凝土平均应变之差。
POS_X	X 轴发生开裂的纤维。 1 上部纤维。 -1 下部纤维。 0 上部和下部纤维。

 

CRT_TOT_Y	Y 轴总开裂准则。
SIGMA_Y	Y 轴最大应力。
WK_Y	计算裂缝宽度 位于 Y轴。
SRMAX_Y	Y轴裂缝间最大间距。
EM_Y	Y轴钢筋平均应变与混凝土平均应变之差。
POS_Y	发生开裂的纤维。（不适用于非受压检查）。 1 上部纤维。 -1 下部纤维。 0 上部和下部纤维。
SIG_X_T	X方向上表面的最大应力
WK_X_T	X方向上表面的裂缝宽度
SRMX_X_T	X方向上表面的裂缝最大间距
EM_X_T	X轴上表面钢筋平均应变与混凝土平均应变之差
CRT_X_T	X轴上表面开裂总判据
SIG_X_B	X方向下表面的最大应力
WK_X_B	X方向下表面的裂缝宽度
SRMX_X_B	X方向底面的最大裂缝间距
EM_X_B	X轴底面钢筋平均应变与混凝土平均应变之差
CRT_X_B	X轴底面总裂缝判据
SIG_Y_T	Y方向顶面的最大应力
WK_Y_T	Y方向顶面的裂缝宽度
SRMX_Y_T	Y方向顶面的最大裂缝间距
EM_Y_T	Y轴顶面钢筋平均应变与混凝土平均应变之差
CRT_Y_T	Y轴顶面总裂缝判据
SIG_Y_B	Y方向底面的最大应力
WK_Y_B	Y方向底面的裂缝宽度
SRMX_Y_B	Y方向底面的最大裂缝间距
EM_Y_B	Y轴底面钢筋平均应变与混凝土平均应变之差
CRT_Y_B	Y轴底面总裂缝判据
COMP_X	X方向混凝土中的最大压应力
COMP_Y	Y方向混凝土最大压应力
RHOR_X_T	X方向上表面有效配筋率
RHOR_X_B	X方向下表面有效配筋率
RHOR_Y_T	Y方向上表面有效配筋率
RHOR_Y_B	Y方向下表面有效配筋率
K2_X	考虑X方向应变分布的K2系数
K2_Y	考虑Y方向应变分布的K2系数
NEUTR_X	X方向从受压最严重的混凝土纤维到中性轴的距离（如果两面均受拉，则=0）
NEUTR_Y	Y方向从受压最严重的混凝土纤维到中性轴的距离（如果两面均受拉，则=0）

对于受拉开裂验算（w_max > 0），总体开裂准则定义为：

 

对于脱压验算（w_max = 0），准则计算如下：

 

其中

f_cd        混凝土抗压 计算强度。

    截面中的最大应力 （正值为拉应力）。与 SIGMA 结果相对应。（如果 CRT_TOT 为 负值，则取零）

因此，总判据值大于 1 表示 截面不满足要求，小于 1 表示满足要求。

 

13.21           根据 ACI 318 进行裂缝验算-05, ACI 318-14 y ACI 318-19

13.21.1              受拉开裂

根据 ACI 标准，对受拉开裂极限状态进行的一般验算要求满足以下 不等式：

其中：

       距受拉面最近的钢筋间距 （命令参数 ~CHKCON)

         计算得到的最大间距

CivilFEM 通过钢筋间距通用计算方法（第 10.6.4 条）对该不等式进行验算：

其中：

        使用阶段荷载作用下钢筋中的 应力。

       混凝土保护层厚度 （所分析截面的规范属性，参见命令 ~SHLRNF)

13.21.2              钢筋应力计算

在计算过程中，需要了解使用状态下钢筋的应力 (f_s).

该应力通过迭代过程计算，在此过程中寻找使应力状态与外部作用保持平衡的应变平面。根据该应变平面和钢筋的位置计算钢筋应力。

外部作用采用计算作用。

如果作用于横截面的作用使其在压弯计算中发生破坏，则该横截面及其所属构件将标记为未验算。

13.21.3              验算结果

验算结果存储在 CivilFEM 结果文件 (*.RCV) 的相应替代方案中。

可获得以下结果（参见命令 ~PLLSCON y ~PRCON):

 

CRT_TOT_X	X 轴上的总开裂判据。
S_X	X 轴上计算得到的最大间距。
FS_X	X 轴使用状态作用下钢筋的应力。
SIGMA_X	X 轴上的最大应力。
POS_X	X 轴上发生开裂的纤维。 1 上部纤维。 -1 下部纤维。 0 上部和下部纤维。
CRT_TOT_Y	Y轴总开裂判据。
S_Y	Y轴计算最大间距。
FS_Y	Y轴正常使用荷载作用下钢筋中的应力。
SIGMA_Y	Y轴最大应力。
POS_Y	Y轴发生开裂的纤维。 1 上部纤维。 -1 下部纤维。 0 上部和下部纤维。

 

对于受拉开裂验算（s_d > 0），总开裂判据定义为：

 

对于消压验算，判据（s_d = 0）判据计算如下：

 

其中

f_c         混凝土抗压 设计强度。

    截面中的最大应力 （正值表示受拉）。与 SIGMA 结果相对应。（如果 CRT_TOT 为 负值，则取零）

 

因此，总判定标准值大于 1 表示截面不满足要求，小于 1 表示满足要求。

13.22           根据 SP 52-101-03 和 SP 63.13330.2012 进行裂缝验算

13.22.1              受拉开裂

根据俄罗斯规范进行裂缝极限状态的总体验算СП 52-101-03 y СП 63.13330.2012，需进行以下验算。

 

第一步是将临界弯矩与设计弯矩进行比较：

.

 

然后进行裂缝宽度验算，并为每个构件计算：

系数 φ 由用户在命令中 输入~CHKCON:

φ1 是考虑荷载耐久性的系数：
   1.0 – 短期。
   1.4 – 长期。
φ2 是考虑纵向钢筋截面形式的系数：
   0.5 – 波纹截面钢筋和钢丝；
   0.8 – 平面钢筋。
φ3 是考虑荷载类型的系数：
   1.0 – 用于受弯构件和偏心受压构件。
   1.2 – 用于受拉构件。

 是 受拉钢筋中的应力。 

 是 相邻正裂缝之间的基本间距，取值不小于钢筋公称直径的 10 倍且不小于 10 cm，同时不大于钢筋公称直径的 40 倍且不大于 40 cm。 

其中：

 是 受拉混凝土截面面积，根据受拉区高度确定。在任何情况下， 取值不小于受拉钢筋机械保护层厚度的 2 倍，且不大于截面总高度的一半。

 是受拉钢筋的截面面积。

 是钢筋的公称直径。

 

 是考虑受拉钢筋裂缝之间不均匀变形的系数。  

其中：

 是临界弯矩作用下受拉钢筋中的应力。

 

13.22.2              验算结果

验算结果存储在 CivilFEM 相应的结果文件选项（*.RCV）中。

可获得以下结果（参见命令 ~PLLSCON y ~PRCON):

 

MCRT_X	X 方向的临界弯矩。
CRT_MX	X 方向的设计弯矩/临界弯矩。
X_M_X	X 方向受压区高度。
ABT_X	X 方向受拉混凝土面积。
LS_X	X 方向裂缝间基本距离。
ACRC_X	X 方向裂缝宽度。
CRTTOT_X	X 方向裂缝判定准则。
MCRT_Y	Y 方向的临界弯矩。
CRT_MY	Y 方向的设计弯矩/临界弯矩。
X_M_Y	Y方向受压区高度。
ABT_Y	Y方向受拉混凝土面积。
LS_Y	Y方向裂缝间基本距离。
ACRC_Y	Y方向裂缝宽度。
CRTTOT_Y	Y方向裂缝判定准则。