基于桁架-拱模型的钢筋混凝土柱抗剪承载力计算

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1、基于桁架-拱模型的钢筋混凝土柱抗剪承载力计算仇建磊张勤大连理工大学土木工程学院河海大学土木与交通学摘要：基于桁架-拱模型对钢筋混凝土柱受剪机理进行研宄，分析了压弯荷载作用下钢筋混凝土柱抗剪承载力组成及其计算方法。分别计算混凝土裂缝间骨料咬合作用、箍筋及拱作用的抗剪承载力贡献，冋吋考虑柱抗剪承载力随延性增长而降低的特性，建立基于延性的钢筋混凝土柱抗剪承载力计算公式。通过与收集的68根柱剪切破坏试验数据以及其他抗剪承载力计算模型的比较，验证了本文模型的可靠性和适用性。关键词：钢筋混凝土柱;抗剪承载力;桁架-拱模型;延性;作者简介：仇建磊(1992-),男，博士生，主要从事

2、钢筋混凝土结构抗震研究，(E-mail)qiu_jianlei@qq.com。作者简介：张勤，男，博士，主要从事混凝土结构抗震和新材料应用研究，讲师,(E-mail)zhangqin8190@163.com。收稿日期：2016-11-03基金：国家Fl然科学基金资助项FI(51508154)CalculationmethodsforShearstrengthofreinforcedconcretecolumnsbasedontruss-archmodelQiuTianleiZhangQinSchoolofCivilEngineering，DalianUniversit

3、yofTechnology;CollegeofCivilandTransportationEngineering，HohaiUniversity;Abstract：Theshearmechanismofreinforcedconcretecolumnwasresearchedbasedontruss-archmodel,andthecalculationmethodsandcomponentsofshearstrengthofreinforcedconcretecolumnssubjectedtoshear,flexureandaxialloadswereanalyz

4、edTheeffectsofaggregateinterlockbehaviorbetweencracks,transveresereinforcingbarsandthearchingactionontheshearbearingcapacitywereanalyzed.Duetotheshearbearingcapacitydecreasedwiththeincreaseofductility，ashearbearingcapacityformulabasedonductilitywasestablished，Finally,theproposedmethodwa

5、scomparedwithothermethodsusingtheavailablecolumnquasi-statictestdataconsistof68reinforcedconcretecolumns,thereliabilityandfeasibilityoftheproposedmodelwereverified.Keyword：reinforcedconcretecolumn;shearstrength;truss-archmodel;ductility;Received：2016-11-03引言钢筋混凝土柱在地震作用下的受剪破坏具有明显的脆性破坏特征，

6、不仅限制结构延性发展，降低结构在地震屮的耗能能力，其至会使结构迅速丧失轴向承载力而发生整体倒塌，因此在设计中应予以避免。根据钢筋混凝土柱在地震作用下的破坏特征，其破坏模式可分为弯曲破坏和剪切破坏M类，其中弯曲破坏在地震中的危害相对较小，主要是由于其延性发展充分，具备良好的耗能机制，可以满足结构抗震设计延性需求。为了实现柱延性设计，需要保证艽抗剪承载力不发生下降情况下，塑性铰区变形能充分发展;但实际情况是柱的抗剪强度会随着位移延性的增加而下降，当抗剪强度低于塑性铰区剪力需求（构件抗弯承载力对应的剪力值）时会发生剪切破坏U1。因此，柱抗剪强度计算对于其破坏模式的评估至关重

7、要，是结构延性设计中的关键性环节。实际分析中，可首先给定位移延性值，计算相应位移延性下构件的抗剪承载力及其剪力需求，对比二者大小，即可判断该位移延性值下构件是否满足抗剪要求。关于钢筋混凝土构件的受剪分析及计算，目前己经发展出软化桁架模型理论、修正压力场理论等［5］，这些理论在梁构件中的应用和对成熟。对于柱构件而言，由于存在轴力的原因，其受剪机理更为复杂，目前尚未形成统一的计算方法［6-9］o针对柱构件的抗剪承载力计算，一方面需要对轴力影响机制进行研宄，另一方面则需要考虑延性发展的不利影响。事实上，对于轴力的影响，0前已经有学者对其进行了研究［8,9］