一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法技术

本发明专利技术是一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法，计算配置抗冲切装置下板的最小厚度；根据柱体表面外每条外围线上抗冲切装置所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供抗剪强度以外所需强度的准则，获取抗冲切装置数量

【技术实现步骤摘要】
一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构的
，尤其涉及一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法
。

技术介绍

[0002]在建筑结构领域，冲切破坏常常被视为对钢筋混凝土板承载能力产生决定性影响的失效模式之一
。
特别是在筏板基础
、
独立柱基础以及板柱结构体系的设计中，板柱节点处混凝土板的抗冲切能力显得尤为重要
。
[0003]当前，针对增强混凝土板抗冲切能力的方法主要包括增加板厚度以及布置密集箍筋
。
但是采取增加板厚度的方法通常伴随着造价的增加，同时也会加大建筑自重
。
而布置较为密集的抗剪箍筋，则会导致施工难度提高
。
[0004]目前，尚缺乏在不增加板厚和降低配置箍筋的前提下，能够增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决现有技术的不足，而提供一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计以及优化方法
。
[0006]本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：
[0007]一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，包含以下步骤：
[0008]S1、
确定拟设计板柱节点的基本信息，并计算配置抗冲切装置后板体的最小厚度；
[0009]S2、
确定板柱节点额外需要的抗剪强度；
[0010]S3、
确定抗冲切装置高度；/>[0011]S4、
初选抗冲切装置中抗剪钢筋的间距以及端部抗剪钢筋距离柱体表面的距离，两个参数均不大于有效板厚的一半；
[0012]S5、
初选抗冲切装置的数量和单根抗剪钢筋横截面积，判断是否满足柱体表面外每条外围线上抗冲切装置所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度的准则，若不满足柱体表面外每条外围线上抗冲切装置所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度这一准则，则需要重复步骤
S4
‑
步骤
S5
，直至满足柱体表面外每条外围线上抗冲切装置所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度这一准则；
[0013]S6、
初选抗冲切装置中抗剪钢筋的数量，并确定抗冲切装置长度，判断是否满足剪切加固区域外侧外临界截面处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度的准则，若剪切加固区域不满足剪切加固区域外侧外临界截面处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度这一准则，则需重复步骤
S6
，重新选定抗冲切装置中抗剪钢筋的数量，直至满足剪切加固区域外侧外临界截面处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度这一准则
。
[0014]步骤
S1
中，确定拟设计板柱节点的基本信息，拟设计板柱节点的基本信息包括：柱
体的轴力设计值
、
冲切破坏锥体区域内混凝土板体所承受的荷载设计值，若所设计为筏板
‑
柱节点，为筏板冲切破坏锥体区域内基底净反力的等效集中反力设计值
、
混凝土轴心抗拉强度设计值
、
作用在临界截面重心处
x
轴方向的不平衡弯矩设计值
、
以及作用在临界截面重心处
y
轴方向的不平衡弯矩设计值
。
[0015]联立混凝土结构设计规范
GB50010
‑
2010
附录
F
第
F.0.1
公式以及第
6.5
节第
6.5.3
‑1公式，将配置抗冲切装置的板体的最大抗剪强度作为距离柱体表面一半有效板厚处内临界截面的剪切应力，从而计算出配置抗冲切装置前提下板体的最小厚度，若计算出的最小板厚小于规范规定的最小板厚，则取规范所规定的最小板厚
。
[0016]具体为：
[0017]基于混凝土结构设计规范
GB50010
‑
2010
第
6.5
节第
6.5.3
‑1公式，可得出配置抗冲切装置的板体的最大抗剪强度为：
[0018]；
[0019]式中，
[0020]为配置抗冲切装置的板体的最大抗剪强度；
[0021]为混凝土轴心抗拉强度设计值；
[0022]为板体的有效高度；
[0023]为距离柱体表面
0.5d
处内临界截面的周长；
[0024]为柱截面长边与短边的比值，当
<2
时，其取2，当
>4
时，其取4，圆形截面则取2；
[0025]为柱位置影响系数：中柱取为
40
，边柱取
30
，角柱取
20。
[0026]基于混凝土结构设计规范
GB50010
‑
2010
附录
F
第
F.0.1
公式，可得出距离柱体表面一半有效板厚处内临界截面的剪切应力：
[0027]；
[0028]式中，
[0029]为距离柱体表面
0.5d
处内临界截面的剪切应力；
[0030]为柱体的轴力设计值；
[0031]为冲切破坏锥体区域内混凝土板体所承受的荷载设计值，若所设计为筏板
‑
柱
节点，其值为筏板冲切破坏锥体区域内基底净反力的等效集中反力设计值；
[0032]为作用在临界截面重心处
x
轴方向的不平衡弯矩设计值；
[0033]为作用在临界截面中心处
y
轴方向的不平衡弯矩设计值；
[0034]为
x
轴方向上内临界截面重心距离内临界截面最大剪应力点的距离；
[0035]为
y
轴方向上内临界截面重心距离内临界截面最大剪应力点的距离；
[0036]为距离柱体截面
d/2
处内临界截面对
x
轴的类似极惯性矩；
[0037]为距离柱体截面
d/2
处内临界截面对
y
轴的类似极惯性矩；
[0038]为
x
轴方向上距离柱体截面
d/2
处内临界截面的长度；
[0039]为
y
轴方向上距离柱体截面
d/2
处内临界截面的长度
。
[0040]将配置抗冲切装置的板体的最大抗剪强度作为距离柱体表面一半有效板厚处内临界截面的剪切应力，从而计算出配置抗冲切装置前提下板体的最小厚度
。
[0041]步骤
S2
中，板板柱节点额外需要的抗剪强度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、
确定拟设计板柱节点的基本信息，并计算配置抗冲切装置（1）后板体（8）的最小厚度；
S2、
确定板柱节点额外需要的抗剪强度；
S3、
确定抗冲切装置（1）高度；
S4、
初选抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）的间距以及端部抗剪钢筋（
13
）距离柱体（2）表面的距离，两个参数均不大于有效板厚的一半；
S5、
初选抗冲切装置（1）的数量和单根抗剪钢筋（
13
）横截面积，判断是否满足柱体（2）表面外每条外围线（4）上抗冲切装置（1）所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度的准则，若不满足柱体（2）表面外每条外围线（4）上抗冲切装置（1）所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度这一准则，则需要重复步骤
S4
‑
步骤
S5
，直至满足柱体（2）表面外每条外围线（4）上抗冲切装置（1）所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度这一准则；
S6、
初选抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）的数量，并确定抗冲切装置（1）长度，判断是否满足剪切加固区域外侧外临界截面（5）处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度的准则，若剪切加固区域不满足剪切加固区域外侧外临界截面（5）处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度这一准则，则需重复步骤
S6
，重新选定抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）的数量，直至满足剪切加固区域外侧外临界截面（5）处的剪应力不大于混凝土所贡献的抗剪强度这一准则
。2.
根据权利要求1所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，步骤
S2
中，板板柱节点额外需要的抗剪强度的计算公式为：；式中，为内临界截面（3）的剪切应力；为未配置抗冲切装置（1）的板体（8）的抗剪强度；为板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需强度；为强度折减系数，其取值范围为
0.5
‑
0.7。3.
根据权利要求2所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，步骤
S3
中抗冲切装置（1）高度的计算公式为：；式中，为抗冲切装置（1）高度；为板体（8）厚度；为板体（8）混凝土顶部的保护层厚度；为板体（8）混凝土底部的保护层厚度
。4.
根据权利要求1所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，
步骤
S4
中抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）的间距以及端部抗剪钢筋（
13
）距离柱体（2）表面的距离需满足条件为：；式中，为板体（8）的有效高度；为抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）的间距；为端部抗剪钢筋（
13
）距离柱体（2）表面的距离
。5.
根据权利要求1所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，步骤
S5
中柱体（2）表面外每条外围线（4）上抗冲切装置（1）所贡献抗剪强度不小于板柱节点中除去混凝土所提供的抗剪强度以外所需抗剪强度的准则，为：；式中，为距离柱体（2）表面
0.5d
处内临界截面（3）的周长；为抗剪钢筋（
13
）的屈服强度；为抗冲切装置（1）的数量；为单根抗剪钢筋（
13
）的横截面积
。6.
根据权利要求1所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法，其特征在于，步骤
S6
中抗冲切装置（1）的长度为：；式中，为抗冲切装置（1）长度；为抗冲切装置（1）中抗剪钢筋（
13
）数量
。7.
一种用于增强板柱节点抗冲切能力的优化方法，其特征在于，包含以下步骤：
P1、
根据权利要求3所述的一种用于增强板柱节点抗冲切能力的设计方法中涉及的公式计算配置抗冲切装置（1）的板体（8）的最小厚度
、
板柱节点额外需要的抗剪强度
、
抗冲切装置（1）的高度；
P2、
确定抗冲切装置（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昭辉，王天龙，卢斌，王强勋，陈奕吉，李夫强，周金龙，张闯，廉凯，张玉伟，吕敬辉，袁寒黛，
申请(专利权)人：中建城市建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：