钢筋混凝土受扭构件最小配筋率——《混凝土结构设计规范》(GB50010)受扭专题修订背景介绍(一)

钢筋混凝土受扭构件最小配筋率是为防止构件受扭一开裂就出现突然脆性破坏所需的最低配筋率 ,目前国内外对此尚无较为深入的研究。在试验研究分析的基础上 ,并参考国外规范的有关规定 ,对钢筋混凝土受纯扭及受弯剪扭构件的箍筋和纵向钢筋的最小配筋率 ,提出了便于设计应用的计算公式 ,为修订《混凝土结构设计规范》(GB5 0 0 1 0 )的有关条文 。

轻骨料混凝土剪扭构件的最小配筋率

根据最小配筋率的确定条件和轻骨料混凝土结构的研究成果,推导了轻骨料混凝土构件受剪时的最小配箍率计算公式,受剪扭时的最小配箍率计算公式和受扭纵向钢筋的最小配筋率计算公式,为《轻骨料混凝土结构技术规程》[1]的编制提供依据。

钢筋混凝土牛腿中水平钢筋的作用及设计方法

在理论和试验研究的基础上,本文分析了在竖向力和反复水平力共同作用下钢筋混凝土牛腿中水平钢筋(包括水平主筋和水平箍筋)的作用,讨论了水平钢筋对牛腿的破坏特征、承载能力及延性的影响,提出了合理的配筋计算和确定最小配筋率的方法。利用该方法设计牛腿配筋,可减小箍筋用量。方便施工,且计算结果与试验值符合较好。

钢管混凝土叠合柱受力性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱受力性能,本文首先根据叠合柱截面上的应变发展对其管内外混凝土轴力重分布机理及截面塑性变形能力进行了分析,然后采用条带法编制MATLAB计算程序得到了钢管混凝土叠合柱弯矩-曲率及荷载-位移关系曲线。将理论计算值与试验结果进行对比,验证了条带法分析模型的有效性。在此基础上,分析了名义轴压比n、叠合比m、管外混凝土纵筋配筋率ρ、套箍系数θ、管外混凝土配箍特征值λ各主要参数对钢管混凝土叠合柱管内外混凝土部分轴力重分配关系及构件延性的影响,同时讨论了叠合比、配箍特征值等参数对轴力-水平荷载(n-p)曲线的影响。最后根据参数分析的结果,建议了在满足叠合柱延性需求(u△≥3)的基础上,叠合柱名义轴压比限值及相应的最小配箍特征值,为叠合柱的工程设计提供参考。

中、美规范中受压构件的正截面承载力计算

对中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)和美国ACI 318M—05规范中钢筋混凝土受压构件的最小和最大配筋率、正截面轴心受压、偏心受压承载力及其配箍构造的规定进行了对比分析。结果表明:对于轴心受压构件,美国规范中受压承载力的折减系数小于中国规范;随着受力状态由大偏心受压向小偏心受压过渡,美国规范抗力折减系数的变化与构件的受力破坏特征有关,而中国规范的抗力折减系数基本不体现大、小偏心受压构件受力破坏特征的影响;对于高强混凝土,中国规范在确定混凝土材料强度标准值时引入了脆性系数,而美国规范通过较高的配箍率规定来保证高强混凝土构件的受力破坏特征与普通混凝土一致。

混合配箍混凝土梁最小配箍率分析

为研究基于等耐久性原理的混合配筋梁最小配箍率,对混合配筋构件最小配箍率的影响因素进行了分析,对各国规范最小配箍率的计算公式进行了介绍。进行了9根混合配箍混凝土梁的抗剪试验,验证了破坏模式以及最小配箍率下纤维增强复合材料(FRP)箍筋的应变范围。在美国ACI规范中混合配筋梁抗剪承载力公式及中国规范最小配箍率公式的基础上,对混合配筋梁的最小配箍率进行了理论分析,提出了混合配筋构件的最小配箍率计算公式。结果表明:该公式考虑了纵筋刚度对梁抗剪承载力的影响,简化后的公式形式简单明确,可以用于所有配箍梁,适合工程应用。

钢筋混凝土受弯构件最小配箍率的设置条件

在对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)(简称《规范》)中受弯构件斜截面受剪承载力计算公式阐述的基础上,对最小配箍率的设置条件进行了讨论,并提出最小配箍率的设置条件不应是V>0.7ftbh0,而应是V>Vc。

钢筋混凝土框架柱延性分析

分析了影响钢筋混凝土框架柱延性的主要因素,指出框架柱延性主要与轴压比和箍筋对混凝土的约束程度有关,并结合《建筑抗震设计规范》(GB50010-2010)介绍了保证框架柱延性的主要抗震构造措施:轴压比限值、最小配箍特征值及纵向钢筋最小配筋率.

基于可靠度的再生混凝土梁最小配筋率研究

为考察再生混凝土强度变异性对再生混凝土梁最小配筋率的影响,以普通混凝土梁最小配筋率为参照,保持规范目标可靠指标不变,分析了再生混凝土梁受弯时的最小配筋率和受剪时的最小配箍率,并将结果与普通混凝土梁进行了对比.分析结果表明,再生混凝土梁受弯时,由于钢筋的存在,再生混凝土强度的变异性对其受弯承载力变异性的影响较小,再生混凝土梁的最小配筋率提高很小.对于再生混凝土梁受剪,当再生混凝土强度变异系数为0.2时,C30再生混凝土梁的最小配箍率为0.17%,相比较普通混凝土梁约增加32.0%.通过合理增加配筋可以保证再生混凝土梁的受弯、受剪可靠指标与普通混凝土梁一致.

南京湖南路项目关于使用高强度钢筋T63的优势论证

通过针对典型梁板结构、高配筋率楼盖、柱配箍与剪力墙约束边缘构件配箍的计算分析,高强钢筋在以上条件下均存在较强的适用性和经济性,可以积极应用,降低用钢量,最终降低结构总造价。结合湖南路项目特点,以B地块作为试点,在梁、顶板、人防板、柱等部位采用高强钢筋,可以达到令人满意的结果。

中美两国混凝土规范配筋计算的差异对比

以混凝土简支梁为例,将中美两国混凝土规范在受弯配筋和受剪配箍的计算进行对比,并将两国规范中构造规定的最小配筋率、最小配箍率进行对比。通过对比反映出两国规范使用的差异,进而使我们对两国规范的计算规则乃至结构安全度方面的差异有进一步的理解。

最小配箍率RC梁剪切性能及尺寸效应试验研究

为研究最小配箍率钢筋混凝土(RC)梁的剪切性能及尺寸效应行为,完成了集中荷载作用下6根最小配箍率RC梁的剪切破坏试验,研究其剪切破坏模式及失效机制,分析结构尺寸对RC梁的剪力-挠度曲线、斜裂缝宽度、混凝土应变、纵筋应变及箍筋应变的影响,定量揭示最小配箍率RC梁名义抗剪强度的尺寸效应规律。研究表明:最小配箍率RC梁名义抗剪强度存在尺寸效应;随梁高增加,裂缝数量增多,斜裂缝宽度增大,相应的混凝土拉应变增大,箍筋应变增大,纵筋应变减小;前期基于数值模拟结果建立的尺寸效应理论公式计算结果与试验结果误差小于20%,能够定量描述结构尺寸对最小配箍率RC梁名义抗剪强度的影响;建议的规范修正公式能够较好反映结构尺寸对最小配箍率RC梁受剪承载力的影响。

型钢混凝土柱最小体积配箍率研究

体积配箍率是影响型钢混凝土柱抗震性能的重要因素。为保证地震作用下型钢混凝土柱的延性,《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)对型钢混凝土柱的最小体积配箍率进行了规定。由于研究尚不充分,规程中对型钢混凝土柱最小配箍率的要求与钢筋混凝土柱相同,给型钢混凝土柱的施工带来较大困难。本文通过试验定量研究了体积配箍率与型钢混凝土柱延性的关系,根据26根型钢混凝土柱低周反复荷载试验结果,拟合出试件延性系数与配箍率的关系式;在此基础上提出型钢混凝土柱的最小配箍率建议公式,并利用有限元分析对建议公式进行了验证。

最小配箍率下钢筋混凝土简支梁受剪性能试验研究

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪承载力及跨中挠度等进行了分析。结果表明,最小配箍梁与无腹筋梁的裂缝发展、破坏形态差异较大,剪跨比对临界斜裂缝倾角具有显著影响,箍筋效率系数不小于1.1。基于美国规范ACI 318-19、加拿大规范CSA A23.3-14、欧洲规范BS EN 1992-1-1最小配箍率计算公式,对我国规范GB 50010—2010最小配箍率取值的合理性进行分析。结合本文试验结果以及收集的无腹筋梁、116根普通混凝土和90根高强混凝土最小配箍有腹筋梁的剪切破坏试验数据,对我国规范GB 50010—2010计算公式对于无腹筋梁和最小配箍梁的安全度进行评估,发现近30%试验结果低于规范公式计算值。在此基础上,提出低配箍率有腹筋梁的受剪承载力计算公式,并建议在可靠度校准的基础上对规范中的最小配箍率规定进行必要的调整。

基于试验数据的钢筋混凝土梁受剪承载力分析

收集整理国内外420根钢筋混凝土矩形截面有腹筋简支梁的剪切试验数据,对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)和美国规范ACI 318-11受剪承载力计算模型进行了误差分析,并进一步分析了各规范最小配箍率的合理性。选取其中113根有腹筋梁与同条件无腹筋梁进行比较,得到了箍筋对梁的受剪承载力贡献比例的变化趋势。结果表明,对于集中荷载作用下有腹筋梁受剪承载力,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的计算公式预测值偏高,尤其是配置高强箍筋的普通强度混凝土梁;对于均布荷载作用下有腹筋梁受剪承载力,美国规范ACI 318-11预测结果的误差较小;各规范的最小配箍率取值较合理,能有效地避免梁发生斜拉破坏。