冲切承载力计算

板柱节点冲切承载力计算
在土木工程中，板柱节点是指由板壁和柱子组成的连接点。

板柱节点
的冲切承载力计算是评估节点在受到冲切力作用时的承载能力，以确保节
点的结构安全性。

板柱节点的冲切承载力计算通常遵循以下步骤：
1.确定节点的几何形状和尺寸：包括板壁的厚度、柱子的尺寸和几何
形状等。

2.确定节点的材料性质：确定板壁和柱子的材料类型和强度参数，例
如混凝土的强度等级和钢筋的强度等级。

3.计算板壁的冲切屈服强度：根据板壁的几何形状和材料性质，计算
出板壁冲切屈服强度。

冲切屈服强度一般根据材料的拉伸强度经验修正得到。

4.计算板壁的横向拉力：板壁在受到冲切力作用时会发生横向拉应力。

根据板壁的尺寸、冲切力的大小和布置，计算出板壁横向拉力。

5.确定板壁的有效厚度：由于板壁是由板壁和柱子构成的节点，板壁
的厚度会被柱子的尺寸所限制，因此需要确定板壁的有效厚度。

6.计算板壁的冲切承载力：根据板壁的有效厚度、冲切屈服强度和横
向拉力等参数，计算出板壁的冲切承载力。

7.检查计算结果：将计算得到的冲切承载力与设计要求进行比较，确
保节点的冲切承载力满足结构设计的要求。

需要注意的是，板柱节点的冲切承载力计算涉及到大量的材料力学和
结构力学知识，并需要根据具体的节点几何形状和材料性质进行具体的计
算。

因此，在进行板柱节点的冲切承载力计算时，需要进行详细的材料和结构力学分析，并且建议参考相关土木工程规范和设计手册进行计算。

板受冲切承载力应满足F l≤0.7βℎf tηu mℎ0计算取冲切上表面为100mm×100mm的面；取ℎ0=235mm。

则βℎ=1f t=1.43N/mm2η=1u m=100+235×4=13400.7βℎf tηu mℎ0=0.7×1×1.43×1×1340×235=315.2k N即能够承受31.5t的力。

《根据钢结构设计规范》GB50017-2003钢结构轴心受压构件应满足：σ=N A n≤f即σ=NA n =60000N4656mm2=12.89N mm2≤f=215 N mm2实腹式轴心受压构件稳定性验算应满足：σ=NφA≤f构件高L=8m，一端固接一端自由；计算长度l0=16m；λx=λy=l0i=1600cm÷62.78cm=25.48对双轴对称十字形截面构件，λ不得小于5.07b t=169; 取λ=169查表得：φ=0.249，计算得σ=51.77N mm2，满足要求。

柱下独立基础受冲切承载力公式为：F l≤0.7βℎp f t a mℎ0a m=(a t+a b)/2βℎp——受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，取1.0；当h大于或等于2000mm时，取0.9；其间按线性内插法取用；f t——混凝土轴心抗拉强度设计值；ℎ0——基础冲切破坏锥体的有效高度；a m——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；a t——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；a b——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。

计算取冲切上表面为100mm×100mm的面；取ℎ0=235mm；混凝土强度达到80%。

7.7 受冲切承载力计算第7.7.1条在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应符合下列规定(图7.7.1)：图7.7.1：板受冲切承载力计算Fl ≤(0.7βhft+0.15σpc,m)ηumh(7.7.1-1)公式(7.7.1-1)中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值：η1=0.4+1.2/βs(7.7.1-2)η2=0.5+αsh/4um(7.7.1-3)式中Fl--局部荷载设计值或集中反力设计值；对板柱结构的节点，取柱所承受的轴向压力设计值的层间差值减去冲切破坏锥体范围内板所承受的荷载设计值；当有不平衡弯矩时，应按本规范第7.7.5条的规定确定；βh --截面高度影响系数：当h≤800mm时，取βh=1.0；当h≥2000mm时，取βh=0.9,其间按线性内插法取用；ft--混凝土轴心抗拉强度设计值；σpc,m--临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内；u m --临界截面的周长：距离局部荷载或集中反力作用面积周边h/2处板垂直截面的最不利周长；h--截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；η1--局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；η2--临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；βs --局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs不宜大于4；当βs <2时，取βs=2；当面积为圆形时，取βs=2；αs --板柱结构中柱类型的影响系数：对中性，取αs=40;对边柱，取αs=30;对角柱，取αs=20.第7.7.2条当板开有孔洞且孔洞至局部荷载或集中反力作用面积边缘的距离不大于6h0时，受冲切承载力计算中取用的临界截面周长um,应扣除局部荷载或集中反力作用面积中心至开孔外边画出两条切线之间所包含的长度(图7.7.2).第7.7.3条在局部荷载或集中反力作用下，当受冲切承载力不满足本规范第7.7.1条的要求且板厚受到限制时，可配置箍筋或弯起钢筋。

板厚13cm的C30硂恒荷载0.5t/m2活荷载3.5t/m2板厚30cm的C30硂恒荷载0.75t/m2活荷载7.5t/m2吊车25t 重量31t吊车70t 重量47t吊车110t 重量55t四个位置放置2*1.6的钢板计算三类吊车在上述板厚上是否可以正常工作。

解：1.0受冲切承载力计算思路：计算以最不利的13cm板厚，110t汽车吊吊装工况考虑。

计算按最不利计算，与硂接触面按500*500的规格计算，系数均以偏保守计算以前轮受自重的0.75倍考虑。

吊装重量全部放在前轮上。

公式F l≤(0.7βh f t+0.15σpc,m)ηu m h0公式中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值：η1=0.4+1.2/βsη2=0.5+a s h0/4u mF l--局部荷载设计值或集中反力设计值；βh--截面高度影响系数：因为h=130mm≤800mm时，取βh=1.0f t--混凝土轴心抗拉强度设计值；C30混凝土取1.5 N/mm2σpc,m--临界截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0-3.5N/mm2范围内；取1.0 N/mm2u m--临界截面的周长，取2000mmh0--截面有效高度，取两个配筋方向的截面有效高度的平均值；取130mmη1--局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；η2--临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；βs--局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs =500/500=1 <2，取βs=2αs--板柱结构中柱类型的影响系数：对中性，取αs=40带入数据计算得F l≤405.6KN荷载为110t汽车吊，自重为55t，加配重10t。

加构件重量10tF l=0.75t1*0.5+0.5t2=300K N≤405.6KN理论满足要求。

结合以往经验，建议混凝土上铺设彩条布后设置100mm厚的沙子。

桩承台设计计算------------------------------------------------------------------- 计算项目: 二桩承台CT-1计算一、基本资料：承台类型：二桩承台 圆桩直径 d ＝ 600mm 桩列间距 Sa ＝ 1800mm 桩行间距 Sb ＝ 600mm 承台边缘至桩中心距离 Sc ＝ 600mm承台根部高度 H ＝ 1000mm 承台端部高度 h ＝ 1000mm柱子高度 hc ＝ 600mm （X 方向） 柱子宽度 bc ＝ 600mm （Y 方向） 单桩竖向承载力特征值 Ra ＝ 1400.0kN作用于桩基上的竖向力标准值(kN):Fk=2509 kN柱脚垂直于X 轴向的弯矩设计值(kN-m) 76.6 kN.m 桩i 至通过桩群重心的Y 轴线的距离(m): xi0=0.9m桩中心最小间距为 1800mm ， 3.00d （d － 圆桩直径或方桩边长） 混凝土强度等级为 C30 fc ＝ 14.3 ft ＝ 1.43N/mm钢筋强度设计值 fy ＝ 360N/mm 纵筋合力点至近边距离 as ＝ 60mm 荷载的综合分项系数 γz ＝ 1.35 永久荷载的分项系数 γG ＝ 1.20设计时执行的规范： 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2011） 以下简称 基础规范 《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2010） 以下简称 混凝土规范二桩承台ab S b S b Y X12H h1F+G My50 hc 2VxaSa/2Sc Sc Sa/212b chc二、承台自重和承台上土自重标准值 Gk ：a ＝ 2 * Sc + Sa ＝ 2*600+1800 ＝ 3000mmb ＝ 2 * Sb ＝ 2*600 ＝ 1200mm承台底部面积 Ab ＝ a * b ＝ 3.000*1.200 ＝ 3.60(m ) 承台体积 Vct ＝ Ab * H1 ＝ 3.60*1.00 ＝ 3.600(m )承台自重标准值 Gk'' ＝ γc * Vct ＝ 25.00*3.600 ＝ 90.0（kN ） 承台上土自重标准值 Gk' ＝ γs * (Ab - bc * hc) * ds＝ 18.00*(3.60-0.60*0.60)*1.40 ＝ 81.6（kN ） 承台自重和承台上土自重标准值 Gk ＝ Gk'' + Gk' ＝ 90.0+81.6 ＝ 171.6kN三、承台验算：圆桩换算桩截面边宽 bp ＝ 0.8 * d ＝ 0.8*600 ＝ 480(mm)1、桩基承载力及承台受弯计算：(1)、单桩桩顶竖向力计算： 在轴心竖向力作用下Qk ＝ (Fk + Gk) / n （基础规范 8.5.4-1）Qk ＝ (2509+171.6)/2 ＝ 1340(kN) ≤ Ra ＝ 1400 kN在偏心竖向力作用下∑∑±±+=22i iyk i i xk k k ik x x M y y M n G F Q （基础规范 8.5.4-2）Qik ＝1340+76.6×0.9/(2×0.9^2)=1383(kN) ≤ 1.2Ra ＝ 1680 kN(2) 按深梁计算承台受弯及抗剪： 柱传竖向力 N 2509.00 (KN) 输入基本组合的计算内力值柱传弯矩 M 76.60 (KN-m) 输入基本组合的计算内力值 桩台桩中心距 lc 1.80 (m)深梁弯矩 M 1000.83 (KN-m)已包括桩台自重产生的弯矩 深梁剪力 V1332.29 (KN)已包括桩台自重产生的剪力钢筋和混凝土指标C =30 C?(20,25,30,35,40,45,50,55) 混凝土等级 fc ＝ 14.3 (N/mm2) 混凝土抗压强度设计值 fck ft ＝ 1.43 (N/mm2) 混凝土抗拉强度设计值 ft Ec ＝ 30000 (N/mm2) 混凝土弹性模量 Ec HRB 400 HRB(235,335,400) 纵筋强度等级 fy ＝360 (N/mm2) 纵筋抗拉压强度设计值 fy(1)、柱对承台的冲切验算：扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上的冲切力设计值：Fl ＝1.35×2509=3387.2(kN)柱对承台的冲切，可按下列公式计算：Fl ≤ 2 * [αox * (bc + aoy) + αoy * (hc + aox)] * βhp * ft * ho（基础规范 8.5.19-1） X 方向上自柱边到最近桩边的水平距离：aox ＝ 900 - hc / 2 - bp / 2 ＝ 900-600/2-480/2 ＝ 360(mm) λox ＝ aox / ho ＝ 360/(1100-70) ＝ 0.35X 方向上冲切系数αox ＝ 0.84 / (λox + 0.2) （基础规范 8.5.19-3）αox ＝ 0.84/(0.350+0.2) ＝ 1.530aoy ＝ Min{Sb - bc / 2, Ho} ＝ Min{300,1030} ＝ 300(mm)2 * αox * (bc + aoy) * βhp * ft * ho＝ 2*1.530*(600+300)*0.975*1.43*1030＝ 3954957(N) ≥ Fl ＝ 3387200 N，满足要求。

承台抗冲切和剪切计算在进行混凝土构件设计，如板、基础、承台，经常会遇到是否要同时验算冲切和剪切的问题，规范针对不同的构件规定了必须验算的内容，但是对冲切和剪切概念上，仍有很多地方不甚清楚。

出于稳妥考虑，我们对冲切和剪切的概念和具体验算的选择做进一步的说明。

一、常见规范中对冲切和剪切承载力验算的条款下表总结了常见规范中对冲切和剪切承载力验算的条款：表一常见规范对冲切和剪切承载力的验算要求综合各现行规范，对验算冲切承载力的同时，是否要做抗剪验算，有如下结论：1．对普通板类构件，各规范未明确规定需要验算剪切承载力；2．对无筋扩展基础，各规范均要求对基地反力大于300Kpa的情况验算受剪；3．对扩展基础，国家地基规范在条文说明8.2.7和附录S中提到了柱下独立基础的斜截面受剪折算宽度，可见是应该做抗剪验算的；广东省地基基础规范9.2.7，明确要求验算墙下条基的受剪承载力，要求附加条件验算柱下矩形基础受剪承载力；4．对桩承台和梁板式筏板基础，各规范均明确要求同时验算剪切承载力。

5．由上可见，通常抗剪验算都是没法省略的。

各规范对冲切和剪切承载力验算的荷载取值、计算截面略有差别，选用公式时宜慎重。

二、对常见混凝土构件关于剪切和冲切对比的内容收集表二冲切和剪切的若干对比三、广东省建筑地基基础设计规范对冲切和剪切问题的看法广东省建筑地基基础设计规范对冲切和剪切问题的描述，参见条文说明9.2.7，摘录如下：“一般说来，柱下单独基础板双向受力，墙下条形基础板单向受力，冲切和剪切，其破坏机理类似，承载力均受混凝土的抗拉强度所控制。

不同的是剪切破坏面可视为平面，而冲切破坏面则可视为空间曲面，如截圆锥、截角锥或棱台及其他不规则曲面等。

故剪切又称单向剪切(one way sherar)；冲切有时候也称冲剪，又称双向剪切(punching, two way shear)。

对于双向受力的柱下单独基础应验算控制截面的受冲切承载力，必要时应验算抗剪承载力；对于单向受力的墙下条形基础只需验算控制截面的受剪承载力……“实际工程中有这种情况，由于场地或者柱网布置所限，柱下独立基础长边与短边之比大于2，基础底板近乎单向受力，应验算基础的受剪切承载力。

冲切与局部承压承载力验算请选择章节绪论第1章钢筋砼结构的力学性能第2章钢筋混凝土结构的基本计算原则第3章钢筋砼受弯构件的正截面强度第4章钢筋砼受弯构件的斜截面强度第5章钢筋混凝土梁承载能力校核与构造要求第6章钢筋混凝土受压构件承载能力计算第7章钢筋混凝土受扭及弯扭构件第8章钢筋混凝土受拉构件的强度第9章冲切与局部承压承载力验算第10章受弯构件的裂缝与变形验算第11章预应力混凝土的基本概念及其材料第12章预应力混凝土受弯构件的应力损失第13章预应力混凝土受弯构件的设计与计算第14章预应力混凝土简支梁设计第15章部分预应力混凝土受弯构件第一节冲切承载力计算一、概述二、无腹筋板的冲切承载能力计算三、有腹筋板的冲切承载能力计算四、矩形截面墩柱的扩大基础一、概述（一）破坏形态如图。

（二）构造措施1、采用增加板的厚度或柱顶加腋的方法，如图所示。

2、配置腹筋（箍筋和弯起钢筋）提高抗冲切能力。

如图所示。

3、腹筋配置要求(1)板的厚度不应小于150mm，板的厚度太小，腹筋无法设置；(2)箍筋直径不应小于8mm，其间距不应大于1/3h0。

箍筋应采用封闭式，并箍住架立钢筋；按计算所需的箍筋，应配置在冲切破坏锥体范围内，此外，应以等直径和等间距的箍筋自冲切破坏斜截面向外延伸配置在不小于0.5h0范围内（每侧布设箍筋的长度≥1.5h0）。

(3)弯起钢筋直径不应小于12mm，弯起角根据板的厚度采用30～45度，每一方向不应少于五根；弯起钢筋的倾斜段应与冲切破坏斜截面相交，其交点应在离集中反力作用面积周边以外1/2h～2/3h范围内。

二、无腹筋板的冲切承载能力计算（一）计算简图计算简图如图所示。

（二）基本公式k为修正系数，取k＝0.7，代入前式，并考虑截面高度尺寸效应，得无腹筋板抗冲切承载力计算基本公式：（三）计算方法已知板面荷载设计值，板的厚度，柱截面尺寸，混凝土强度等级，验算冲切承载能力，可按下列步骤进行： 1.求冲切力Fld 2.按式计算 3.代入式进行抗冲切验算。

桩基冲切计算书
对于框架柱下桩基采用一柱一桩的方式布桩，因此柱对筏板的冲切以及桩对筏板的冲切均满足要求。

核心筒处桩基采用近似均匀布置的方式，现对核心筒内冲切反力最大的一根桩在不扣除上部有利荷载的情况下验算其冲切承载力，如下：
0l 7.0h f F m t h ημβ=
核心筒处筏板板厚取2500mm ，混凝土等级采用C40，桩直径为2200mm ，则
9.0=h β 2/71.1f mm N t = mm 24500=h
mm 146012
24502220014.3m =⨯+⨯=）（μ {}0.1，min 2,1==ηηη
代入上式得：
KN h f F m t h 385372450146010.171.19.07.07.00l =⨯⨯⨯⨯⨯==ημβ 大于在基本组合下最大一根桩顶反力36232KN ，此外核心筒外筒上的桩基反力均比此值大，但是在考虑上部墙体以及有利荷载的作用下，冲切必然满足要求。

结构构件计算书板的冲切承载力验算一、构件编号: B-1二、依据规范:《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2010)三、计算参数1.几何参数:柱的长边尺寸: a=400mm柱的短边尺寸: b=400mm板的截面高度: h=200mm板的截面有效高度: ho=180mm2.材料信息:混凝土强度等级: C30 ft=1.43N/mm23.荷载信息:局部荷载设计值: Fl=200.000kN4.其他信息:结构重要性系数: γo=1.0四、计算过程1.计算βs:βs=a/b=400/400=1.000<2,取βs=2.000。

2.确定板柱结构中柱类型的影响系数αs:对于中柱αs=40。

3.计算临界截面的周长Um:Um=(a+ho)*2+(b+ho)*2=(400+180)*2+(400+180)*2=2320mm4.计算影响系数η:η1=0.4+1.2/βs=0.4+1.2/2.000=1.000 (6.5.1-2)η2=0.5+αs*ho/(4*Um)=0.5+40*180/(4*2320)=1.276 (6.5.1-3)η=min(η1, η2)=min(1.000,1.276)=1.0005.计算截面高度影响系数βh:h=200≤800,取βh=1.0。

6.验算冲切承载力(不配筋):(6.5.5-1)0.7*βh*ft*η*Um*ho=0.7*1.0*1.43*1.000*2320*180=418.018k (6.5.5-1)γo*Fl=200.000kN≤0.7*βh*ft*η*Um*ho=418.018kN， (6.5.5-1)冲切承载力满足规范要求。

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