第37卷第7期 建筑结构 2007年7月 国内外规范关于钢筋混凝土板冲切承载力的比较研究 刘立渠 （中国建筑科学研究院北京100013） [提要]对 6 种国外规范(DIN 1045(88) EN1992 Mbxdel Code 90 FIP- Remencdations 1996 BS8110 -97 ACIB318 - 02）和国内规范（（B50010－2002）的冲切承载力计算公式进行了详细的闸述与计算比较，选取三种规范 （GB50010-2002 ACB18一02，欧洲EN1992）进行相应的冲切影响因素在计算公式中考虑差异比较.
通过比较 分析可知，国外规范考虑不同的混凝土强度取值、纵筋配筋率等，其计算值与实际冲切破坏更加吻合.
[关键词]冲切承载力钢筋混凝土规范比较 Discussion on Calculating Pumching Shear Strength of Reinforced Concrete Sabs and Footings According to Different Codes/Liu Liqu(China Academy of Building Research Beijing 100013 China) Abstraet :To calculating punching shear strength six codes incluxding DIN 1045 (88) EN1992 Mbdel Gxe 90 FIP Remencdations 1996 BS8110 97 ACI318 02 and our country′ s code ( GB50010 2002) are chosen to discuss and pare. Discussons acording o diffeen codes are sh that foreign cdes povisions are always directly dependen on the recent research result of punching tests and in good agreement with a wide range of experimental data. Key words :punching shear strength ; reinforced concrete ; code ; paring 0引言 VV =0.167√ugAfy 从1907年美国的A.N.Tallbot进行了最早的板柱 V=0.5√u（配抗冲切钢筋） 冲切强度试验研究以来，冲切问题至今仍是结构设计 中的薄弱环节.
世界各国混凝土结构设计规范中基本 Vm=0.67uA（配抗冲切锚钉） 采用半理论半经验算法，根据各国实际情况对冲切计 式中a.
=40（内柱）30（边柱），20（角柱）：β.是柱子的 算公式进行调整与修正.
选取6种国外规范（DIN1045 边长比（21）：f为混凝土抗压强度（基于圆柱体抗压 (88) EN1992 Mbdel Code (MC) 90 FIP- Remendations 强度）；为临界截面周长，下同.
1996，BS811097，ACB1842）与国内现行规范 1.3英国规范BS8110l31 （GB50010-2002）进行详细的闸述与计算比较，并在相 1.无冲切筋时：V=ty(p）uh； 关文献试验数据整理基础上.比较冲切的主要影响因 2.有冲切筋时：VV.
当Vs1.6V时，V按无 素在各国设计规范冲切计算中的差异.
冲切筋板的冲切承载力公式计算.
1国内外规范抗冲切承载力计算公式的整理与分析 V = 0.95 Awfsin 1.1我国规范CB50010-2002111 1.无冲切筋时：V≤（0.7β0.150m）mmh； 当1.6V 切6板 20MPa (b)无冲切菌板 A=1.09 有代表性的欧洲规范（BN1992）和美国规范（ACIB318一 0.6 02），通过相应计算比较，分析以上主要影响因素在各 502 国设计规范计算公式考虑的差异.
3.1混凝土抗剪强度取值 0.2 9.1 作为板抗冲切计算公式中主要影响因素中的混凝 1.3 30 40 土抗剪强度，各国设计规范取值的方法不尽相同.
我 润炭土企方体抗压面成L(Mh) 国2002规范采用的是混凝土抗拉强度，美国ACI采用 DIN 1045IN 1992MC 90BS 811097AC131842R图冠范 (c)有*切族析-f-2IMs (4)有中切糖板，=1.59 的是混凝土抗压强度的1/2次方，欧洲规范采用混凝 土抗压强度的1/3次方.
为了比较混凝土抗剪强度取 图2普国设计规范公式计算结果比较 值在板抗冲切计算的影响，将在文献资料试验数据的 1%）时计算值较高：规范ACB18一02在混凝土立方体 整理及计算基础上进行比较.
抗压强度较高（f>30MPa）时计算值较高.
不少文献17.821认为，在混凝土强度不高（小于 （3）混凝土立方体抗压强度较高时（fa>40MPa）， C40）的情况下，板抗冲切承载力与混凝土抗拉强度基 按我国2002规范计算的值大于规范BN1992，MC90， 本上呈线性关系，如图3，4所示.
图4中P，在0.99% DIN1045 的.
-1.22%之间.
（4）由于我国规范没有完全考虑纵向钢筋配筋率 对冲切承载力的影响，故在纵向钢筋配筋率较高（P2 400 500 000 300 1%）时计算值偏低.
01020304050 100 3.对于有冲切筋的混凝土板，板中所配冲切筋按 照正交两个方向各配212弯起钢筋，=45°，从图2 L(Nms) (Nr) （c)（d）可知： 图3冲切承载力随混凝土抗压强度的关系 (1)欧洲规范（包括EN1992，MC90，BS8110-97)按 照纵向钢筋配筋率p，与混凝土立方体抗压强度两个 影响因素下计算值较高.
（2)DIN1045（88）在纵向钢筋配筋率P，与混凝土立 方体抗压强度两个影响因素下计算值偏低.
（3）BS8110在纵筋率较低时（P，≤0.5%）计算值最 小.但随着纵筋率的增加，计算值开始偏大.
J (Nma') 3 315 （4）我国规范与ACI都没有考虑纵向钢筋配筋率 的影响，在p，≥1%时计算偏低.
图4冲切承载力随混凝土抗拉强度的关系 由上述推论，结合文[7]，[14]，[15]，[16]可知，我 国规范对于有冲切筋板情况计算值偏低.
纵向钢筋配 从图4可以看出，当混凝土的立方体抗压强度在 筋率对冲切破坏的影响在各国规范的规定也不一样， 40N/mm²（相当于混凝土抗拉强度为3.15N/mm²，我国 按ACI公式的计算值是一条水平线，我国规范计算值 02规范中相应混凝土抗拉强度有所降低）以上时，冲 也是一条水平线，而在其它国家规范计算公式中一般 切强度不再随混凝土强度的提高而线性增加，意味着 都考虑了纵向钢筋配筋率对冲切破坏的影响.
另外， 再按线性关系取混凝土抗拉强度计算抗冲切时将过高 在混凝土强度发生改变时，由于各国规范采用的计算 估计板的抗冲切承载力.
为了更好地比较板抗冲切承 模型及混凝土强度对冲切破坏影响考虑的不同，在低 载力随混凝土抗拉强度变化的关系，将150个板抗冲 强度混凝土情况下计算值相差不是太大.随着混凝土 切试验数据整理成图5，其中V是试验的承载 强度的增大，规范计算值相互之间最大差至一倍.
因 力，V是按我国02规范的计算值.
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从图4，5中可看出，我国规范公式中采用混凝土 响.板抗冲切承载力降低：美国规范也考虑支撑短柱长 抗拉强度会过高地估计混凝土强度较高时的冲切承载 短边之比β.
，欧洲规范中没有相关支撑短柱长短边之 力.结合前面图2（b），（d）可推知：1）冲切承载力与混凝 比的参数，可能原因是欧洲规范直接考虑冲切控制截 土抗拉强度的关系可用两段直线表示，当f2%时，纵筋率的增大对板的受冲切承载力影响不 3.2控制截面的周长（冲切面的形状） 大，见图6.
我国2002规范和美国AC1采用的控制截面基本 对于板中纵筋率对冲切极限承载力的影响，我国 一致，采用距短柱边，冲切面的形状按直线考虑：而 2002规范与美国ACI都没有在抗冲切承载力计算中考 欧洲规范EN1992采用的是距短柱边2h角部也按圆 虑.意味着不同纵筋率情况下钢筋混凝土板的抗冲切 弧处理，这比较符合实际冲切面形状及剪力分布.
对 承载力设计值是相同的，这与事实不符；欧洲规范 于支撑短柱长短边对板抗冲切承载力的试验研究不 EN1992已在抗冲切计算中考虑纵筋率，考虑到p：≤ 多，将查到的文献试验数据列于表2.
表中试件发生 2%（见表1）这与许多试验研究数据及成果较符合.
的都是冲切破坏，结合规范公式可知有如下特点.
同样在150个板抗冲切试验数据的基础上，根据 板中纵筋率与冲切承载力的变化整理成图7，其中V.
文献试验的试件几何尺寸、材料参数及试验数据 表2 是试验的承载力，V是按我国2002规范的计算值.
士(%/im²) 筋 板，板厚与短柱的尺寸（mm） 配极限 试件编号 笛等P，承力 h () 91.63601 23.36 220120 20281901.81 i. 01 文 4.23 38.8124.9 220128 6020101.71 8 -(0.615 # )f 4 变排. 国边支排 29.0 50 00.%2 109 A 注：a、b是板长宽，c.d是短柱的边长，A为板厚.
图6冲切承载力随纵筋率 图7冲切承载力 （1）在发生冲切破坏的情况下，板抗冲切承载力与 的变化关系[ 随纵筋率的变化关系 短柱支承面积有关，支承面积越大，抗冲切临界周长增 结合图2（a）.2（c）6.7可知：1）在纵筋率低于2% 大，板抗冲切承载力越大.
时，纵筋率可以提高板抗冲切承载力，应该在冲切承载 （2）我国2002规范计算中.在支撑短柱长短边之 力计算公式中给予考虑，当纵筋率较高时对板抗冲切 比s2时，不考虑支撑短柱长短边之比：当支撑短柱长 承载力及破坏形态的影响还需要更深入的研究：2）从 短边之比>2时，考虑由于支撑短柱长短边之比的影 整理的试验数据中可知.对于纵筋率大于2%的数据 1.8 还是不多，可能原因是当钢筋混凝土板中纵筋率大于 1.6 14 2%时，如果考虑钢筋的间距，板中已是较高配筋（钢筋 c1 间距较密）：3）当纵筋率较小时，板有可能发生弯曲破 2 ax 坏，反之则发生冲切破坏，当纵筋率在居中情况时，不 少学者认为可以考虑用界限配筋率P，来区分板的 9.2 冲切破坏与弯曲破坏.
20 06 100 120 4结语 图5冲切承载力随混凝土抗拉强度的关系 （1）各国规范冲切承载力计算公式都是基于冲切 破坏锥体计算模型建立的，因此建立的公式在形式上 49 O 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.net
基本是按混凝土的抗剪强度与控制截面周长组成建 [ 8 I MOKHTAR AS GHALI A DILGER W. Sud shear reinforcemerE 立，但是由于采用不同的破坏锥体模型、混凝土抗剪强 for flal concrete plates[J ]. ACI Jourmal 1985 82 (5) : 676-683. 度以及考虑不同影响因素，不同国家的设计规范所作 [ 9 ] SALM W SEBASTAN W M. Pnching shear failue in reinfoeced 出的具体规定就不尽相同.
concrete slabs with presive membrane action [J ]. ACI Structural （2）国外设计规范结合冲切破坏的试验研究成果， Jourral 2003 100(4) : 471-479. [10] TENGS CHBONG H K KUANG K L et al. Punching shear 考虑了混凝土抗剪强度取值、冲切控制截面及纵筋配 dtrength of slabs with openings and sppored on rectamgular colums 筋率等对冲切承载力计算的影响，计算考虑较为全面， [3 1. ACI Sruxtural Jourrel 2004 101 (5) : 678-687. 计算值与冲切破坏实际情况较为接近.
[11] MARZDUK H. HUSSEIN A.Bperimerntal invesigation oa the （3）我国规范较多借鉴美国ACI，在冲切控制截面 behavior of higtr &rength concrete slabs[J | . ACI Sructural Jourmal . 周长取值、纵筋率考虑上都相同.但欧洲规范BN1992 1991 88 (6) : 701-713. 考虑了混凝土抗剪强度取值、控制截面及纵筋率的影 [12] PHIL.IPPE MENETREY. Analytical conputation αf te punching 响，值得我国规范借鉴.
Mrength of reinforced concrete[J 1. ACI Sruztural Joural 1996 93 (5) : 503-511. （4）我国2002规范在抗冲切计算考虑冲切影响因 [13] AL- YOUSIF A T REGAN P E Punching resistanes of RC dabs 素不够全面，随着高强混凝土的使用、矩形短柱在设计 sppoted by large and/or elongated olumns [J 1. The Sructundl 中的应用等，应该对混凝土抗剪强度取值、冲切周长 Engineer 2003 : 30-34. （短柱边长比）以及纵筋率进行深入研究.
[14]高洪波，钢筋混减土板冲切锥体比段分析研究[1].工业建筑， 2002 (1) 步考文献 [15]周朝阳，任达、板及基础冲切承载力随混凝土强度的变化[1]- 青海大学学报（自然科学版），2002（1） [1]混减土结构设计规范（（B50010-2002）[S].北京：中国建筑工 [16]冯承辉，田明革.钢筋混凝土板冲切公式比较分析研究[1].建 业出版社，2002. 筑结构、2003（1） [ 2 | ACI 318 02[S] : ACI Gaemitee 318. [17]韩菊红，丁自强，钢筋混凝土四边支承矩形板抗冲切性能试验 [3]英国混凝土结构规范（BS8110）[S].北京：中国建筑科学研究 研究[1].建筑结构学报，1994（6） 院结构研究所 [18]石清林.部银生，何放龙，钢筋混凝土板柱节点受冲切承载力 [ 4 Punching of Srutural Gocrete Sabs[ R] : FB Bulletin 12. 的计算[1].湖南大学学报，1998，25（5） [ 5 EN1990 Basis of Sruxture Design (2002) [S]. Bunpeam Committe [19]林旭键，郑作椎，钱在技，混凝土弯冲板的破坏机构与校限强 for Sandrdization. 度[].工程力学，2003，20（1） [ 6 ] EN1992 Desiga of Concrte Structures ( 2002) [ S ]. Emopean [20]曹明，龚绍照，钢筋混凝土板柱节点弯冲界限破坏的分析[1]. Gemittee for Sandedzaion. 福州大学学报（增刊）.1996.24（9） [ 7 ] GHALI A MEGALL. YS. Design for punching shear arength with ACI [21]楼板及基础冲切强度专题组，钢脑混凝土板和基础冲切强度 318-95[J 1 . ACI Sructural Joural 1999 96(4) : 539-548. 的试验研究[1.建筑结构学报，1987 （上接第53页） 对墙板裂缝分布及发展和钢筋应力分布的理论分析结 但顶梁受荷侧局部承受的压应力较大.
并且随着加载 果可直接用于两侧等厚结构层的复合墙板.
步数的加大，拉、压应力越来越大.
（2）证明了由斜拉筋连接的复合墙板在边框的约 当荷载为348.5kN（蜂值荷载）时，同样整个墙板大 束下各部分能够很好地共同工作，其受力性能接近或 部分受压，只有墙板受荷侧下侧及对角线方向受拉，但 优于普通实心剪力墙，为将复合墙板简化为普通实心 顶梁受荷侧局部承受的压应力较大.
并且随着加载步 剪力墙进行设计提供了试验和理论依据.
数的加大，拉、压应力越来越大.
（3）边框面积的增大以及边框配筋的增加在一定 可见，随着侧向位移的逐步加大，整个墙板大部分 程度上可以大大提高复合墙板的承载能力以及延性耗 受压，且压应力越来越大，只有墙板受荷侧下侧及对角 能性能.
但要注意边框尺寸和配筋的匹配问题，不能 线方向受拉，且拉应力也越来越大，另外，受压对角线 盲目地增大边框尺寸和配筋量.
方向和顶梁受荷侧局部承受的压应力均较大.
这也恰 步考文献 与试验结果吻合1.
对SW3，SW4的分析也得到类似 [1] LI S JANGJ J YU Q R. Shear*resistant behavior analysis on Ight posite shes wall [1 1. Tsingha Science and Techrology . 2002 7 结论.
[21李升才，江见鲸，于庆荣、复合剪力墙板抗剪承载力计算方法 (6) : 560-566. 4结论 [3 ] 2000MSC. Sfwe Corporation. MSC. Marc Velume A B. Vension 的探讨[J1.建筑结构.2001.31(9)：32-33. （1）所建立的平面有限元模型和所选用的结构计 [4]李升才，轻型复合结构受力性能及计算方法研究[D].北京：清 2000 March 2000. 算程序对模拟两侧等厚结构层的复合墙板是有效的， 华大学.2002 50 3 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. .cnki.net