钢筋混凝土剪力墙正截面及斜截面承载力分析-结构工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 PAGE PAGE 2 1.2.1混凝土结构构件承载力设计计算方法演变和发展 受剪承载力计算在 20 世纪 50 年代以前一直采用容许应力法 ，即把混凝土视 为弹性材料，用材料力学公式求出混凝土能抵抗的主拉应力，作为无腹筋梁的抗 剪强度，并以精架比拟法求出腹筋所承担的剪应力。采用容许应力法持续了多年。 前苏联在上世纪 50 年代首先采用了破损阶段法来计算构件的斜截面强度，为 构件抗剪强度计算开辟了一个新途径。其理论是建立在构件剪切破坏时斜截面中 的内力(抗力)与外剪力平衡的基础上的。由于影响斜截面强度的因素很多，在 极限平衡时不得不把许多因素简化合并在某儿个参数中。这些参数的确定有许多 要借助于大量试验统计得出。 美国规范在 1971 年也开始放弃了传统的容许应力法，在大量试验研究的基础 上采用了一个比较简单的半经验设计公式，把混凝土的抗拉强度、剪跨比、纵筋 配筋率等作为影响无腹筋梁抗剪强度的主要参数。 我国传统的受剪承载力计算也大体上可以分为几个阶段。即 50 年代前采用容 许应力的设计方法。 50年代以后先是采用前苏联规范 H 11T Y 123-55 ，60年代以 后我国规范 BJG21-66 也采用了前苏联的以破损阶段法为基础的斜截面承载力计 算的经验公式 。70 年代我国根据自己的科研成果，在规范 GBJ10-74 中采用较为 简化的抗剪计算公式，该公式是在前苏联公式基础上的改进。自 1974 年以后的 10 多年中，我国开展了大规模的试验研究工作，在此基础上产生了规范 GBJ10-89 的 斜截面受剪承载力计算公式。 1.容许应力设计法 在钢筋混凝土材料使用的早期，由于这种材料的性能及其内在规律尚未被人 们认识，多数国家采用以线弹性理论为基础的容许应力设计方法。这种设计方法 要求截面应力不超过允许应力，而允许应力则由材料强度除以一个大于 1 的安全 系数确定。构件内力按使用阶段荷载作用下的弹性理论计算，使用阶段荷载按定 值计算。该法的优点是沿用弹性理论假设，计算比较简便。缺点是未考虑结构材 料的塑性性能以及荷载的其变异性和不确定性，同时还缺乏明确的结构可靠度概 念，安全系数的确定主要依靠经验。时间证明，这种设计方法和实际情况往往出 入很大，不能正确揭示混凝土性能的内在规律 ，所以现在绝大多数国家已不再使 用。 2. 破损阶段设计法 针对容许应力法的缺陷，许多 学者转向构件极限强度的研究。 20世纪 30年代， 前苏联学者格沃兹捷夫、帕斯金尔纳克等 经过研究提出了构件破坏时按截面承载 力作为强度设计基础，以此理论为依据，前苏联制定了钢筋混凝土设计规范 。这 一方法采用单 一的安全系数，称为按破损阶段设计法 。 这种方法考虑了钢筋及混凝 土塑性变形性能，采用混凝 土的极限强度和钢筋 的屈服强度计算截面的承载力，构件内力仍按使用阶段荷载作用下的弹性理论计 算，构件的安全度通过承载力总安全系数来保证，即对截面内力乘以一个大于 1 的安全系数作为构件的破坏内力。该方法的优点是考虑了材料的塑性，更接近于 钢筋混凝土工作的实际情况，比容许应力方法前进了一步，缺点是总安全系数的 规定带有很大的经验性，缺乏明确的可靠度概念，只限于构件的承载能力设计。 3. 极限状态设计法 随着对荷载和材料变异 性的研究 ，认识到结构在使用期限内作用力以及结构 的承载能力均非定值，进而在 20 世纪 50 年代提出了极限状态设计方法。极限状 态设计方法与破损阶段方法的主要差别是规定了结构的极限状态，并用多个安全 系数的形式代替了破坏阶段设计法中的承载力总安全系数。计算系数根据荷载、 材料强度的变异性由统计分项确定，并考虑影响构件承载力的相关因素 。因此可 以说，该法是工程结构设计理论的重大发展。但该法仍然没有给出结构可靠度的 定义和计算可靠度的方法，此外，对于保证率的确定、系数的取值等方面仍然带 有不少主观经验的成分。 依据这一方法，前苏联及中国在 50-60 年代均制定了相应的规范。到 70 年代 为简化计算，我国规毡采用了多系数分析、单系数表达极限状态设计法。 由上述可知，极限状态设计法己经具有近代可靠 性理论的一些思路，比容许 应力法及破损阶段法有 了很大进步。其安全系数的选取，己经从纯经验性到部分 采用概率统计值。从设计方法的本质上讲，可以说是一种半经验半概率的方法。 4. 概率极限状态设计法 70 年代，有学者把分项系数和可靠度联系起来，为规范使用 p值来衡量可靠 度提供了可行的实用方法，即多系数设计表达式。 1971 年由欧洲混凝土协会 ( CEB)、国际预应力混凝土协会 ( FIP )、国际房屋建筑协会 (cm)、欧洲钢结 构协会 (CECM) 、国际桥梁与结构工