文献翻译原稿

1、混凝土的剪切和扭转河北工程大学本科毕业论文外文翻译课题名称 工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析 学 号 090120112 姓 名 专 业 学 院 土木工程 指导教师 教授 填表日期 2013年 5月5日 河北工程大学土木工程学院2013.5.512外文翻译钢筋混凝土结构设计（节选）学生： 指导教师：河北工程大学土木工程学院工程力学专业九七级一班原文选自 美艾伦·威廉斯，Design of Reinforced Concrete Structures，北京，中国水利水电出版社出版，121132页例4-4 垂直箍筋剪切钢筋 一个钢筋混凝土梁，用简易支撑，其净跨长度为23英尺。用等级

2、为60的钢筋加固，抗压强度为3000磅每平英寸；这个梁的有效高度和宽度分别为24英寸和20英寸。这个梁有一个极限荷载，包括它自身的重量（21.2 千磅每英尺）。试确定对于具有四条垂直边的4号箍筋，在它关键的设计剪力位置处的关键设计剪力大小和所需的间距。 结论 支撑反力可由下式得到：对于剪力的关键部分，与ACI的11.1.3.1章节的内容一致，它位于这个部分从支撑等效到有效高度很远处，在这个位置的极限剪力为：这个混凝土的设计剪切强度可由ACI的9.3章节和ACI方程得到：所需要的由剪切钢筋产生的设计剪切强度可由ACI方程（11-1）得到：这与ACI的11.5.6.8章节的结果一致， 。则最大箍筋

3、间距可由下式得到：所需要的剪切钢筋的面积可由ACI方程（11-15）得到如下：，剪切钢筋由4根垂直边的4号钢筋在6英寸间距内提供的加强面积组成，如下： 满足而剪切钢筋的最小面积，如果存在的话，由ACI方程（11-13）可得： 满足例4-5 弯起剪切钢筋 这个钢筋混凝土梁，如图4-9所示，在恒载中，其标准荷载包括自重。该梁中以钢筋加固，如图4-10所示，带有等级为40的钢筋且其抗压强度为3千磅每平方英寸，试确定作用在截面A-A 处的极限剪应力和所能承受的剪切能力。恒载=2千磅每英尺活载=1千磅每英尺30英寸例4-5的荷载情况结论作用在梁上的恒荷载与得出的剪力和弯矩图形如图4-11所示。作用于截面

4、A-A 处的剪力为： 1.6534.6例4-5钢筋详图结论作用在梁上的恒荷载与所得的剪力和弯矩图如图4-11所示，作用与截面A-A 处的剪力为： 作用与截面A-A处的弯矩为： 例4-12 地震剪力和弯矩例4-11 恒荷载剪力和弯矩作用在梁上的活荷载是恒荷载的一半，且最终作用在截面A-A处的剪力和弯矩为：作用在梁上的地震荷载和产生的剪力与弯矩图形如图4-12 所示，作用在截面A-A处的剪力为：作用在截面A-A处的剪弯矩为： 荷载组合为恒荷载加上地震荷载，而作用与截面A-A 处的极限剪力和弯矩可由ACI方程和ACI的9.2.3章节的内容计算如下： 在截面A-A 处，顶层钢筋的有效高度为： 混凝土部

5、分的设计剪力值大小可由ACI公式（11-5）计算如下： 为发生于最大剪力处的最大弯矩，=238.3千磅英尺因此， 满足满足垂直箍筋的剪力强度设计值可由公式（11-15）得到如下：这与ACI的11.5.6.8章节内容一致，因为： < 混凝土部分的强度是足够的，这与ACI的11.4.5.3章节的内容是一致的。 < 最大箍筋间距可由下式得到：剪切钢筋的最小面积，如果有点话，可由ACI公式（11-3）得到：这与ACI的11.5.4.2和11.5.6.6章节的内容一致，且上弯筋的最大容许间距可由下式计算得到： =0.375d（1+cot ） 因此，这些上弯筋或许可以看作一系列的平行钢筋，并且

6、它们的剪力强度设计值可由ACI的公式（11-16）得到： 在截面A-A处的总剪力强度设计值可由ACI的11.5.6.7章节的内容计算得到：4.1.1 深梁中的剪力为了剪力的设计ACI的11.8.1章节把深梁归类为这样：式中，为梁的净跨； d为梁的有效高度。深梁的剪切强度比由通常梁理论算出的预计结果要大，而且它需要特殊的考虑。为了使用深梁设计技术，梁必须沿着顶端边缘加载，这样一来，受压构件可在荷载与支撑间发展。对于深梁沿着侧边或底部加载情况，普通梁的设计技术可以被采用。同样的，对于连续梁，ACI的11.8.3章节明确指出可以采用结合了最小水平和垂直钢筋的普通梁的设计技术。深梁中的拉应力轨迹比在普

7、通梁中的更倾于水平，而普通梁所产生的斜剪力轨迹几乎是垂直的，由于这种情况，ACI的11.8.8章节对于水平、垂直钢筋给出了一些规定。图4-13展示了剪力的危险截面的位置。正如在ACI的11.8.5章节所述一样，且在危险截面的剪切钢筋可以用来贯穿整个间距。因此，剪力的值或许只有在危险截面处才能计算出。要做出决定是否需要剪切钢筋和是否要这根钢筋贯穿整个构件。以实验数据为基础，名义上混凝土的剪切能力可由ACI方程（11-28）或（11-29）得到，这些方程给出了名义上混凝土剪切能力的计算方法如下：图4-13 深梁的危险截面 或者式中 为截面最大剪力 为发生在截面最大剪力处的最大弯矩且 如果混凝土的设

8、计剪切强度值超出了，则必须要配置剪切钢筋。名义上剪切钢筋的剪切强度可由ACI方程（11-30）计算得到：式中为垂直于受拉钢筋的剪切钢筋的面积；为平行于受拉钢筋的剪切钢筋的面积； 为垂直钢筋间的间距；为水平钢筋的间距。水平和垂直剪切钢筋的最小面积在ACI的11.8.9和11.8.10章节里有明确规定，如图4-14所示，为了控制裂缝，这些剪切钢筋的数量在ACI的R11.8.7章节里有规定，即使有时剪切钢筋是不需要的。例4-14 深梁最小所需钢筋量把最小水平和垂直剪切钢筋的面积代入ACI方程（11-30）中在ACI规范中，假定作用在构件上的总剪力由混凝土和剪切钢筋共同承担。因此，作用于构件上的极限应

9、用剪力的大小与用ACI方程（11-1）和（11-2）算出的大小一致，即： 式中为由ACI的9.3.2.3章节里得出的剪力折减系数 为混凝土的名义剪切强度 为剪切钢筋的名义剪切强度 为混凝土名义剪切强度加上剪切钢筋的名义剪切强度混凝土名义剪切强度与剪切钢筋的名义剪切强度之和受限于ACI的11.8.4章节里的规定 例4-6 深梁中的剪切 净距为10英尺的钢筋混凝土梁，其有效高度为30英寸，宽度为10英寸。其混凝土圆柱体抗压强度为4500磅每平英寸，且钢筋的配筋率为0.010。在危险截面处的极限剪力大小为20千磅，且同时在此出现的极限弯矩为175千磅英尺。求所需要的剪切钢筋用量。结论混凝土所提供的剪

10、切强度可由ACI的方程（11-29）计算如下：式中为截面最大剪力，大小为70千磅为发生在截面最大剪力处的最大弯矩，其大小为175千磅英尺需要配置剪切钢筋用在ACI的11.8.9和11.8.10章节所规定的最小水平和垂直剪切钢筋面积来计算由剪切钢筋所提供的剪切强度大小如下：混凝土设计剪切强度加上剪切钢筋的设计剪切强度的结果由ACI的11.1.1章节计算给出如下：所需的垂直剪切钢筋面积由下式可得：由3号箍筋的两根垂直边组成的钢筋在最大允许间距即6英寸处提供的钢筋面积为：对于水平剪切钢筋所需的面积可由下式计算得出：由两根水平的3号钢筋组成的剪切钢筋在垂直间距为9英寸处提供的钢筋面积为：4.1.5 托

11、梁的设计托梁是一个支撑加了荷载的短的悬臂支架构件，为了保证与所得实验数据的一致性，ACI的11.9章节内容规定剪跨的长度不能超过有效高度，并且限制施加的水平力数值上不超过垂直力。作用在支架内表面的力为：l 一个剪力 这个剪力在内表面上受到剪摩钢筋的抑制，而这些剪摩钢筋由加密的箍筋组成。这个钢筋的设计剪切强度由ACI的11.7.4和11.9.3.2.1章节的关于剪摩设计方法的内容导出，方程如下： 式中 为强度折减系数，大小由ACI的11.9.3章节可得为0.85 为剪摩钢筋的面积 为剪切内表面的摩擦系数，对于单片放置的混凝土来说， 对于普通混凝土来说l 一个水平力 这个力是由于支撑构件上的温度改

12、变造成的。转移到托梁上的力等于在受力构件和承重板之间的摩擦阻力。ACI的11.9.3.4章节规定了一个最小水平力，其大小为垂直力的20%。所需的抵抗水平力钢筋的面积的计算公式为： l 一弯矩 这是由于内部的垂直荷载所有的偏心距造成的。这个力偶是由水平力作用在主钢筋中的力造成的，它的计算公式为： 这部分弯矩可由ACI的10.3章节的一般弯矩理论决定的弯矩钢筋来抵抗。下列任意一种情况都会使托梁破坏：l 主拉伸钢筋的屈服或者结合破坏。试验数据表明主钢筋的面积必须等于受弯钢筋面与所需的抵抗水平力的钢筋面积之和。其计算公式由ACI的11.9.3.5章节给出如下： 但必须保证不得小于： 为避免结合破坏，A

13、CI的11.9.6章节要求在托梁的前表面需要焊接的主拉伸钢筋，在尺寸上与横向钢筋相等，或者把钢筋向后弯曲形成一个水平弯钩。以前的方法如图4-16所示，可供选择的一个技术就是在托梁的前角处把钢筋焊接成一个角度，这个拉伸钢筋的后端处被弯进了柱子里。l 剪切角裂缝的形成。如图4-15所示，这个情况是可以避免的，正如ACI的11.9.7章节所规定的。通过保证承重板没有超出锚固筋或者受拉钢筋的直段部分。图4-15 托梁设计基础 图4-16 托梁详图要求 adNuc l 在承重板前端边缘下剪切裂缝的形成。为避免这种情况的发生，ACI的11.9.2章节部分要求在承重板的前端边缘的最小托梁高度为： l 主受拉钢筋的断裂。如果在和的作用下，混凝土开裂，那么为避免这种情况发生，ACI的11.9.5章节规定了受拉钢筋的最小配筋率。计算如下： l 在托梁和柱之间沿内表面存在剪切作用。试验数据表明水平加密箍筋的面