0 鋼筋對筏板抗沖切承載力的貢獻(xiàn)

前陣子做的一個項目，遇到一個比較有意思的問題，想跟大家分享一下。項目采用的是樁筏基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)驗算的時候，發(fā)現(xiàn)塔樓范圍內(nèi)有個別柱下的沖切算不過。我們常用的解決方法主要有兩種：一是加厚塔樓范圍內(nèi)的筏板厚度；二是在柱下局部加厚，做成柱墩。但是業(yè)主覺得上述第一種方法增加成本比較多，第二種施工又不是很方便。因此，我們只能“另謀出路”。

其實，目前常用結(jié)構(gòu)常用分析軟件在進(jìn)行沖切計算時，均只考慮混凝土對抗沖切承載力的貢獻(xiàn)，不考慮鋼筋的貢獻(xiàn)。而《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（以下統(tǒng)稱“《混規(guī)》”）6.5.3給我們提出考慮鋼筋時的抗沖切承載力計算方法，而我們的項目最終也是通過配置抗沖切鋼筋的方法解決局部抗沖切不滿足的問題。下面以一個配置抗沖切鋼筋的算例，介紹一下抗沖切鋼筋的計算過程以及節(jié)點大樣。

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1.筏板抗沖切箍筋布置方式

我們提出了以下兩種抗沖切箍筋的布置方式。

（1）根據(jù)《混規(guī)》9.1.11，我們設(shè)計了以下抗沖切鋼筋的布置方式，抗沖切鋼筋布置大樣如圖1所示，相關(guān)平面圖圖例說明如圖2所示。

其中①號筋為抗沖切箍筋，計算時僅考慮沖切面以內(nèi)的抗沖切鋼筋對抗沖切承載力的貢獻(xiàn)；

②號鋼筋為架立筋。下述抗沖切鋼筋的驗算依據(jù)此類布置方式。

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圖1 抗沖切鋼筋布置大樣一

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圖2 抗沖切箍筋平面圖圖例說明

（2）第一種抗沖切鋼筋的布置方法雖然有規(guī)范的依據(jù)，但在施工上可能不太方便。因此，我們提出了第二種布置方法，詳圖3。此種布置方法是在筏板底部與頂部通常筋之間布置抗沖切拉筋，布置范圍為沖切面以內(nèi)。抗沖切拉筋的計算原理與抗沖切箍筋類似，此處不再詳述。

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圖3 抗沖切鋼筋布置大樣二

2.計算條件

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（a）Z1范圍底板平面圖

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（b）Z1沖切驗算結(jié)果

圖4  Z1抗沖切計算結(jié)果與抗沖切箍筋布置

由圖4可知，未配置抗沖切箍筋時，Z1沖切系數(shù)為0.88，小于1，不能滿足抗沖切承載力要求，因此配置抗沖切箍筋C18@150。下面對進(jìn)行驗算配置抗沖切箍筋后的柱下筏板沖切承載力進(jìn)行驗算，以下為計算參數(shù)（計算參數(shù)均可從盈建科柱沖切計算書中讀取）：

ft = 1.57N/mm2；h0 = 1050mm；um = 7400mm；Fl = 9538.8kN；筏板厚h=1100mm。

3.受沖切截面驗算

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圖5  Z1抗沖切箍筋布置示意圖

根據(jù)《混規(guī)》公式6.5.3-1：

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滿足要求

4.沖切承載力驗算

抗沖切承載力主要由混凝土以及沖切面內(nèi)抗沖切箍筋（①號筋）承擔(dān)。

根據(jù)《混規(guī)》公式6.5.3-2：

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結(jié)論：配置抗沖切箍筋后，Z1柱下筏板可滿足抗沖切承載力要求。

5.是否柱對筏板沖切算不過，都可以通過配置抗沖切鋼筋解決呢？

上述案例介紹了配置抗沖切箍筋時的驗算過程，是否柱對筏板沖切算不過，都可以通過配置抗沖切鋼筋解決呢？下面我們來探究下這個問題。

首先，我看一下各相關(guān)規(guī)范不考慮鋼筋時是怎么計算板（筏板）的沖切承載力的。

（1）根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第5.9.7條 ，承臺受墻柱沖切承載力按如下公式計算：

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（2）根據(jù)《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.5.1條 ，板的受沖切承載力按如下公式計算：

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（3）對于柱下樁基礎(chǔ)獨立承臺受沖切承載力的計算也有類似的計算公式，如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第5.19條，相關(guān)計算公式如下：

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以上三本規(guī)范有關(guān)于板（筏板）沖切承載力的計算公式在形式上雖然有差異，但原理基本一致。在不考慮板有效預(yù)壓應(yīng)力的有利影響；假定柱寬與柱寬不大于筏板有效高度h0（一般能滿足）時，三個公式可以寫成同一個形式，如下：

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即不考慮鋼筋時，混凝土抗沖切承載力最小為：

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根據(jù)《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.5.3條，配置抗沖切鋼筋時，板最大的抗沖切承載力計算公式為：

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即配置抗沖切鋼筋時，板抗沖切承載力最大為：

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因此，由公式A-1與公式B-1可知：

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即在不考慮鋼筋時，柱對筏板沖切系數(shù)（R/S）需大于0.525，才有可能通過配置抗沖鋼筋滿足抗沖承載力的要求。當(dāng)（R/S）min 小于0.525時，只能通過加厚筏板厚度或增加柱墩以滿足抗沖切要求。此外，需要注意的是：由于柱截面尺寸，柱的位置（中柱、邊柱等）變量不同，公式A與公式B中的參數(shù)β、η也有所不同。因此每一個柱對筏板沖切的（R/S）min 也有所不同，需要根據(jù)具體情況計算。根據(jù)個人經(jīng)驗，建議（R/S）min取計算值與0.8的較大值。

6.最后還有一個有意思的問題

根據(jù)《混規(guī)》6.5.4條：“配置抗沖切鋼筋的沖切破壞錐體以外的截面，尚應(yīng)按本規(guī)范第6.5.1條的規(guī)定進(jìn)行受沖切承載力計算，此時，um應(yīng)取配置抗沖切鋼筋的沖切破壞錐體以外0.5h0處的最不利周長。”對于這一條文，本文沒有提出驗算過程，因為通過公式推導(dǎo)，可以知道這基本是可以滿足的要求的，有興趣的小伙伴可以去推導(dǎo)證明一下。