[发明专利]一种锲形截面组合抗剪设计方法及装置

说明书

本发明涉及一种锲形截面组合抗剪设计方法及装置，其中方法包括以下步骤：构造构件任一位置的最薄弱锲形截面，所述最薄弱锲形截面的开裂面与承压面相互垂直；计算最薄弱锲形截面水平投影长度上限，进行截面抗剪计算上限判断；根据截面抗剪计算上限判断结果，计算最薄弱锲形截面抗剪承载力；基于最薄弱锲形截面抗剪承载力进行抗剪设计判断。与现有技术相比，本发明具有科学性强、计算准确等优点。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种锲形截面组合抗剪设计方法及装置。

背景技术

构件在剪力作用下，内部将产生斜向的主拉应力和主压应力。当主拉应力超过材料的抗拉极限强度时，即会出现三种形式的斜裂缝：剪压裂缝、斜压裂缝和斜拉裂缝。

构件截面抗剪基于混凝土承压，联合纵向钢筋、竖向箍筋和弯起钢筋等，构成承载体系，控制斜裂缝的自由产生和过度发展。

传统的抗剪设计方法来自半经验半理论的组合，虽然基本表现了截面抗剪破坏的特征，但模型不能全面反映截面受力的平衡关系，公式也不是基于理论推演出结果，计算结果的准确性和可靠性存在争议，并且，也未有一个技术方案能够准确找到一个最不利解，即还未找到一个最薄弱截面、一个最可能发生的裂缝，来指导抗剪设计。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种锲形截面组合抗剪设计方法及装置，通过最薄弱截面的确定指导抗剪设计，提高抗剪设计的科学性和可靠性，以及设计准确性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锲形截面组合抗剪设计方法，包括以下步骤：

步骤1)构造构件任一位置的最薄弱锲形截面，所述最薄弱锲形截面的开裂面与承压面相互垂直；

步骤2)计算最薄弱锲形截面水平投影长度上限，进行截面抗剪计算上限判断；

步骤3)根据截面抗剪计算上限判断结果，计算最薄弱锲形截面抗剪承载力；

步骤4)基于最薄弱锲形截面抗剪承载力进行抗剪设计判断。

所述最薄弱锲形截面在应变0点处，形成相互垂直的开裂面与承压面，开裂面向斜下方延伸至底，承压面向斜上方延伸至顶。

当锲形截面抗剪承载力取最小值时，对应最薄弱锲形截面水平投影长度上限。

所述锲形截面抗剪承载力与锲形截面水平投影长度的关系为：

其中，V_cz为纵向钢筋抗剪承载力；V_sg为竖向箍筋抗剪承载力；V_sw为弯起钢筋抗剪承载力；σ_sz为开裂面纵向钢筋计算应力，σ_c为承压面混凝土计算应力；A_sz为开裂面纵向钢筋面积，h₀为截面有效高度，b为截面宽度；N_d为截面的设计轴力；σ_sg为开裂面竖向箍筋计算应力；μ_sg为开裂面竖向箍筋配筋率；q_d为截面的设计竖向压力；σ_sj为弯起钢筋第j根计算应力；A_sj为弯起钢筋第j根面积；θ_sj为弯起钢筋第j根计算应力与正截面法线锐夹角；C_x为锲形截面开裂面水平投影长度。

所述最薄弱锲形截面水平投影长度上限为：

其中，C₀为最薄弱锲形截面水平投影长度上限。

所述截面抗剪计算上限判断按以下规则进行：

当X＜C₀时，取C＝X；