对配置弯起钢筋用于抗剪设计方法的改进

对配置弯起钢筋用于抗剪设计方法的改进
　　《混凝土结构设计规范》（GBJ50010-2002）规定，在计算斜截面的受剪承载力时，其剪力设计值的计算截面应按下列规定采用：（1）支座边缘处截面；（2）受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；（3）箍筋截面面积或间距改变处的截面；（4）腹板宽度改变处的截面。
　　根据上述规定，当配置弯起钢筋用于斜截面抗剪时，传统的设计方法首先要验算第一排（对支座而言）弯起钢筋弯起点处简力设计值Ｖ１是否满足Ｖ１≤ＶCS (ＶCS指构件斜截面上混凝土和箍筋的受弯承载力设计值)，若不满足则需要配置第二排弯起钢筋，然后验算第二排弯起钢筋弯起点处剪力设计值Ｖ２是否满足Ｖ２≤ＶCS，若不满足则需要配置第三排弯起钢筋，然后再验算第三排弯起钢筋弯起点处剪力设计值Ｖ3是否满足Ｖ３≤ＶCS……，循环前述过程，直至Ｖn≤ＶCS为止。整个设计过程比较繁琐。因此，有必要对配置弯起钢筋用于斜截面抗剪的设计方法进行改进。
　　1、对配置弯起钢筋用于斜截面抗剪设计方法的改进
　　由于设计剪力图比较直观，同时考虑到一般情况下每排弯起筋的根数及直径相同，采用如下简便方法求得所需配置弯起钢筋的排数：首先找出ＶCS在剪力图中对应的点，并求出该点到支座边缘的距离，然后将此距离除以第一排弯起钢筋弯起点到支座边缘的距离，将该值加1后取整所得数字n即为所需配置弯起钢筋的排数。即n=（符号表示对数值取整）
　　2、算例1
已知一矩形截面钢筋混凝土简支梁，截面尺寸为200mm×600mm，计算简图和剪力图如图1、图2所示。
混凝土采用C25级（ ＝11.9 ， ＝1.27 ），箍筋采用HPB235级（ ＝210 ）， 纵筋采用HRB335级 （ ＝300 ）。已根据构造要求配置双肢箍φ6@150，试配置弯起钢筋。
　　解法一 —— 传统方法
支座边缘剪力设计值
　　（1）验算截面尺寸
　　0.25 0.25×1.0×11.9×200×540×103＝321.6kN
　　 =171kN 0.25 ，截面尺寸满足要求。
　　（2）验算是否满足最小配箍率>，满足要求。
　　（3）计算仅配箍筋截面的抗剪承载力
　　集中荷载在支座边缘处产生的剪力为150KN，占支座总剪力171KN的87.7%，大于75%，因而应考虑剪跨比λ的影响。取＝129.8kN
　　（4）计算第一排弯起钢筋截面面积，采用1 18 ( mm2)纵筋弯起，弯起角度为45°。
　　（5）验算是否需要配置第二排弯起钢筋。根据构造要求取第一排弯起钢筋弯起点至支座边距离 ＝650mm，该处剪力＝ kN，故需要配置第二排弯起钢筋。
　　考虑到剪力变化不大，为简化计算，弯起钢筋仍采用1 18，弯起角度45°，取第二排弯起钢筋弯起点至第一排弯起钢筋弯起点距离为650mm。
　　（6）验算是否需要配置第三排弯起钢筋，第二排弯起钢筋弯起点处剪力为＝161.2kN，故需要配置第三排弯起钢筋。
　　（7）验算是否需要配置第四排弯起钢筋
　　第三排弯起钢筋弯起点距支座边缘距离 ＝3×650＝1950mm>1800mm，说明第三排弯起钢筋弯起点在CD段，故=9.3kN，不需配置第四排弯起钢筋。
　　解法二 —— 本文提出的改进方法
　　步骤(1)～(4)同传统方法
　　(5) 需要配置几排弯起钢筋
　　由剪力图可以直观地看出，在CD段，各截面剪力设计值均小于ＶCS，故CD段仅配置箍筋即可满足斜截面抗剪要求。AC段及DB段各截面剪力均大于ＶCS，故在AC段及DB段各截面均应配置弯起钢筋。根据构造要求，第一排弯起钢筋弯起点至支座边缘的距离以及第 排弯起钢筋弯起点距第 －1排弯起钢筋弯起点的距离均取650mm，则需配置弯起钢筋的排数为=3
　　3、算例2
　　某钢筋混凝土矩形截面简支梁，截面尺寸、材料强度等级及箍筋配置同算例1，计算简图和剪力图如图3、图4所示。试配置弯起钢筋。

　　解 采用本文提出的改进方法
　　支座边缘剪力设计值V =
　　(1) 验算截面尺寸
　　0.25 0.25×1.0×11.9×200×540×103＝321.6kN
　　 0.25 ，截面尺寸满足要求。
　　(2) 验算是否满足最小配箍率由算例1知满足最小配箍率要求。
　　(3) 计算仅配箍筋截面的抗剪承载力
　　 ＝149.5kN
　　ＶCS在剪力图中对应的点到支座边缘的距离为
　　(4)计算第一排弯起钢筋截面面积，采用1 25 ( mm2)纵筋弯起，弯起角度为45°。
　　(5) 需要配置几排弯起钢筋
　　根据构造要求，取第一排弯起钢筋弯起点至支座边距离 ＝650mm，则需配置弯起钢筋的排数为=2
　　4、结语
　　从以上算例可以看出，对配置弯起钢筋用于斜截面抗剪的设计，采用本文提出的改进方法与传统方法相比，其优势在于：步骤少，简便直观，不易出错。无论是均布荷载作用的构件还是以集中荷载作用为主的构件均可采用，尤其是对于承受集中荷载为主或是需要配置多排弯起钢筋用于斜截面抗剪的情况，简化效果更为显著。