申永先

（黑龍江省第六地質(zhì)勘察院，黑龍江 佳木斯 154000）

柱下承臺(tái)受剪切和沖切破壞的理解與分析

申永先

（黑龍江省第六地質(zhì)勘察院，黑龍江 佳木斯 154000）

柱下承臺(tái)是會(huì)受到剪切和沖切的破壞，很多人對(duì)柱下承臺(tái)剪切以及沖切的概念沒有充分的理解，本文對(duì)破壞的機(jī)理，破壞面形式等方面進(jìn)行了分析，希望可以使相關(guān)人員對(duì)剪切與沖切的概念更加了解。柱下承臺(tái)是混凝土結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在了解其受到的剪切與沖切力后，可以更好的維護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

柱下承臺(tái)；剪切；沖切；理解；計(jì)算

柱下承臺(tái)是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容，由于柱下承臺(tái)會(huì)受到剪切與沖切的破壞影響，所以，相關(guān)設(shè)計(jì)人員一定要利用專業(yè)的計(jì)算模式進(jìn)行分析。很多人對(duì)剪切與沖切的概念不夠了解，這不利于對(duì)柱下承臺(tái)受剪切與沖切破壞情況進(jìn)行合理的分析。本文對(duì)剪切與沖切的概念進(jìn)行了介紹，希望幫助相關(guān)工作人員對(duì)柱下承臺(tái)受剪切與沖切破壞進(jìn)行更加深入的分析。

1 剪切與沖切相關(guān)概念介紹

1.1 基本概念

剪切與沖切都是斜截面破壞的一種形式，兩種破壞方式在破壞機(jī)理方面有著極大的相似性，由于承載力與混凝土抗拉強(qiáng)度有著較大的關(guān)系，所以，為了控制其承載力，一定要合理確定混凝土的抗拉強(qiáng)度。一些國外的資料中，對(duì)剪切與沖切的概念沒有明顯的區(qū)分，而是將二者統(tǒng)一稱為剪切，我國對(duì)剪切與沖切兩種概念，有著明確的區(qū)分。

剪切破壞也是柱下承臺(tái)比較容易受到的破壞類型，剪切包括彎曲、扭轉(zhuǎn)等類型，在分析柱下承臺(tái)受剪力破壞時(shí)，可以通過分析受剪機(jī)理達(dá)到。在對(duì)柱下承臺(tái)的斜截面受剪情況進(jìn)行分析時(shí)，需要選擇適合的計(jì)算模型。柱下承臺(tái)上部會(huì)受到向下的壓力，而其下部的鋼筋會(huì)受到向上的拉力，斜裂縫間混凝土受到壓力或拉力時(shí)，其斜截面也會(huì)受到較大的破壞力，這一破壞力與斜腹桿受到的破壞力有著較大的關(guān)系。柱下承臺(tái)剪切破壞面貫通其全部寬度，在發(fā)生斷裂后，會(huì)形成一個(gè)斷裂的平面，純剪破壞也叫做單向剪切。

在設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)將沖切分成多種類型，沖切屬于雙向剪切，是指在集中反力作用下，板的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，在柱的四周也會(huì)產(chǎn)生較大的主拉應(yīng)力，如果這一應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，則在柱頭的位置會(huì)產(chǎn)生較多的斜裂縫，板內(nèi)由于應(yīng)力比較大，會(huì)出現(xiàn)斜截面破壞，而破壞是板內(nèi)沖切造成的，所以，也叫做沖切破壞，沖切破壞示意圖如圖1所示。為了避免板受到?jīng)_切破壞，要提高板的抗沖切能力，還可以選擇比較厚的板，并提高混凝土的強(qiáng)度，增加腹筋的數(shù)量。

1.2 發(fā)生機(jī)理

柱下承擔(dān)在受到外力荷載的作用時(shí)，一般只能出現(xiàn)一種形態(tài)的破壞，所以，柱下承臺(tái)不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)剪切破壞與沖切破壞。兩種破壞形式的發(fā)生機(jī)理有著極大的相似性，一般柱下承臺(tái)的梁比較容易出現(xiàn)剪切破壞，而板比較容易出現(xiàn)沖切破壞，板的尺寸以及支承方式不同，受到的破壞類型也會(huì)有所差異。板受到的荷載越大，受到的破壞程度越大，在受到單向荷載時(shí)，其會(huì)出現(xiàn)剪力破壞，而受到雙向荷載時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)沖切破壞，其破壞面會(huì)不斷的加大。在對(duì)柱下承臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)剪切的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證，要根據(jù)柱下承臺(tái)所處環(huán)境的實(shí)際情況，對(duì)沖切承載力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

圖1沖切破壞示意圖

2 柱下承臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范中剪切與沖切的對(duì)比

在柱下承臺(tái)的設(shè)計(jì)中，要對(duì)剪切與沖切進(jìn)行計(jì)算，我國對(duì)剪切與沖切的概念有著明確的區(qū)分，在設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)規(guī)范與條款也不同。本文對(duì)抗剪切與抗沖切的相關(guān)計(jì)算要求進(jìn)行了分析，還對(duì)我國建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了介紹，以供參考。

2.1 國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于擴(kuò)展基礎(chǔ)的計(jì)算中，僅要求對(duì)矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力，并在第8.2.7條的條文說明中提到了柱下獨(dú)立基礎(chǔ)斜截面受剪折算寬度的確定方法，但未明確提出是否應(yīng)對(duì)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行抗剪驗(yàn)算以及如何進(jìn)行驗(yàn)算。

2.2 上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》是中國比較具有代表性的地方規(guī)范，在關(guān)于獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算中，明確要求對(duì)基礎(chǔ)變階處和柱與基礎(chǔ)交界處的基礎(chǔ)厚度按國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行抗沖切驗(yàn)算和抗剪驗(yàn)算，但沒有給出具體的計(jì)算公式，也就是說該市地方規(guī)范對(duì)于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的抗沖切和抗剪驗(yàn)算是按照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》來執(zhí)行的。

2.3 國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》分別在第7.5.3條和第7.7.4條中規(guī)定了矩形截面柱階形基礎(chǔ)的抗剪和抗沖切驗(yàn)算要求，給出了相應(yīng)的計(jì)算公式，這兩個(gè)計(jì)算公式實(shí)際是其它各種規(guī)范計(jì)算公式的出處和基本依據(jù)。但實(shí)際上在有些情況下同時(shí)進(jìn)行抗沖切和抗剪驗(yàn)算是沒有必要的，該規(guī)范中沒有對(duì)此進(jìn)行必要的說明。

2.4 某省地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》在條文說明中對(duì)基礎(chǔ)抗沖切和抗剪問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明。明確提出對(duì)于雙向受力的柱下單獨(dú)基礎(chǔ)應(yīng)驗(yàn)算控制截面的受沖切承載力，必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算抗剪承載力；而對(duì)于單向受力的墻下條形基礎(chǔ)則只需驗(yàn)算控制截面的受剪承載力。并指出國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅要求驗(yàn)算柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的抗沖切承載力對(duì)于雙向受力的基礎(chǔ)底板，一般情況下是安全的。但為穩(wěn)妥起見，地方標(biāo)準(zhǔn)還給出了僅需驗(yàn)算抗沖切承載力的界限條件。

結(jié)語

剪切與沖切都是柱下承臺(tái)斜截面常見的破壞形式，本文對(duì)二者的概念進(jìn)行了介紹，還對(duì)二者的作用機(jī)理進(jìn)行了分析，相關(guān)工作人員一定要對(duì)柱下承臺(tái)的承載能力進(jìn)行計(jì)算，要做好驗(yàn)算工作，還要了解柱下承臺(tái)的破壞形式。一般柱下承臺(tái)的梁比較容易受到剪切破壞，而板會(huì)隨著荷載的變化，出現(xiàn)不同形式的破壞，在荷載較小時(shí)，板會(huì)出現(xiàn)單向的剪切破壞，荷載逐漸增大后，板會(huì)出現(xiàn)雙向的沖切破壞，這會(huì)影響板的抗剪能力。為了提高柱下承臺(tái)的承載能力，相關(guān)工作人員要提高混凝土的強(qiáng)度，還要增加配筋數(shù)量，這樣才能避免柱下承臺(tái)受到破壞。

[1]李劍群.混凝土結(jié)構(gòu)沖切破壞和剪切破壞的理解與辨析[J].四川建材，2009 （02）.

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