冲切和剪切概念辨析

结构风清扬

2009年03月17日 02:59:10

92楼

好东西，概念清晰！！！

tony529

2009年03月18日 00:45:57

93楼

受用了,我转贴会注明出处的

jg13gg

2009年03月25日 09:19:34

94楼

介绍的不是很详细.有很多设计师包括我本人在内,对这两个概念也是一知半解.

冬果果

2009年04月20日 13:28:38

95楼

我是土木学生，正在学习地基基础设计，其中的冲切和剪切概念都还不是很清楚，谢谢楼主的指点。谢谢lz。以前问过好多人，都说不明白，设计院的人也是。终于懂了个八九不离十了。谢谢。:victory:

s11w77

2009年04月20日 16:23:37

96楼

　　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

验算构件

验算内容

参考规范

简单公式

验算截面位置

备注

冲切

剪切

国家地基规范

广东地基规范

混凝土规范

桩基规范

冲切

剪切

在局部荷载或集中反力作用下的不配箍筋板

★

－

－

－

√7.7.1

－

Fl≤0.7βhftηumh0

－

未明确

um取值距离集中荷载作用面积周边h0/2处板垂直截面

受弯构件

－

★

－

－

√7.5.3

－

－

V≤0.7βhftbh0

　

斜截面

无筋基础中基底平均压力超300kPa混凝土基础

－

★

√8.1.2

√9.1.2

－

－

－

Vs≤0.366ftA

墙柱边缘或变阶处

　

扩展基础

★

－

√8.1.2

√9.1.2

√7.7.4

－

Fl≤0.7βhftbmh0

　

柱边缘及变阶处

bm取值距柱边或变阶处h0/2处板垂直截面

－

★

　

√9.2.7

　

　

　

　

柱边缘及变阶处h0/2截面

　

(梁)板式筏板基础

★

★

√8.4.5

－

－

－

Fl≤0.7βhpftηumh0

Vs≤0.7β×hsft(ln2-2h0)h0

um取值距离基础梁h0/2处板垂直截面

Vs取值距梁边缘h0处

★

★

－

√9.4.5

－

－

Vs≤0.7βhsftbh0

Vs取值距梁边缘h0/2处

桩承台

★

★

√8.5.17

　

　

　

　

　

　

　

★

★

　

√10.5.4

　

　

　

　

　

　

　　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

条目

剪切

冲切

异同点

关键词

1．剪切变形（材料力学）

2．剪力（受剪面上的内力）

3．剪切强度

4．受剪面（受剪截面）

5．剪切破坏

6．受剪承载力

1. 冲切破坏

2. 受冲切承载力

3. 受冲切截面

4. 冲切破坏锥体

5. 冲切荷载

破坏形式

破坏机理

混凝土剪切破坏机理复杂，同剪跨比，混凝土强度，荷载形式，结构类型均有关系。

1. 配箍率适当：剪压破坏

2. 配箍率过大，斜压破坏

3. 配箍率过低，同无腹筋梁，当剪跨比l>3为斜拉破坏；当l<1斜压破坏；其他为剪压破坏

在局部荷载或集中反力作用下，在板内产生正应力和剪应力，尤其在柱头四周合成较大的主拉应力，当主拉应力超过混凝土抗拉强度时，沿柱（桩）头四周出现斜裂缝，最后在板内形成锥体斜截面破坏,破坏形状像从板中冲切而成，故称冲切破坏，为斜拉破坏。

都属于脆性破坏。

剪切破坏的工况更为复杂；某些工况下两种破坏形式较类似。

破坏面

平面（二维）

斜截面

空间曲面（三维）

冲切破坏锥体

剪切又称单向剪切，冲切又称双向剪切

验算构件

梁，扩展基础，筏板基础，桩承台

无梁楼盖、柱下独立基础、梁板式基础、筏板式基础，桩承台（柱和平板连接处）。

验算工况

构件局部剪力较大时

集中荷载作用于板状构件平面外

基本公式

V≤0.7βhftbh0

Fl≤0.7βhftηumh0

验算选择

单向受力

双向受力

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。对于验算控制截面，有不同的做法……”

　　综上所述，冲切和剪切是斜截面破坏的两种形式，相对而言，剪切破坏更为复杂。本文建议，应该分别验算结构构件的冲切和剪切承载力，对于规范明确不做验算的情况可以例外。

参考文献：

1.GB50007-2002 国家标准《建筑地基基础设计规范》
2.DBJ15-31-2003广东省标准《建筑地基基础设计规范》
3.JGJ94-94国家标准《建筑桩基技术规范》
4.GB50010-2002 国家标准《混凝土结构设计规范》