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》
|
