RCS 中的剪力 - 圆形截面

首先，让我们回顾一下圆形截面中剪应力的方向。 

未开裂实心圆形截面的剪应力方向为竖向，并假定在宽度 b 范围内保持恒定。若截面发生弯曲裂缝，竖向剪应力分布将随之改变。下图给出了此类剪应力分布的示意图。

在确定闭口薄壁构件的剪应力时，假定剪应力沿壁厚 t 均匀分布，并平行于截面边界作用。

上述假定可通过截面有限元分析加以验证。下图展示了三种截面类型的有限元分析结果——实心圆形截面、空心圆形截面和梯形截面。计算在通用截面编辑器工具中完成。图中显示了由单位剪力 V_v 引起的剪应力，并附有应力流方向箭头。

考虑与截面边缘等距布置的箍筋，如下图所示。 

可以注意到，实心圆形截面中的剪应力流方向与箍筋几何形状不一致，导致抗剪钢筋有效性降低。该效应通过折减系数 χ 加以考虑，该系数影响抗剪承载力 V_Rd,s。

在 IDEA StatiCa RCS 中，折减系数按以下公式计算。

\[{χ}={{b}_{w}} / {{d}_{h}}\le 0.85\]

其中 b_w 为剪切宽度，d_h 为圆形箍筋的直径。 

剪切宽度 b_w 有以下几种计算方法。

第 1 种方法

在承载能力极限状态下发生弯曲裂缝时，剪切宽度 b_w 取受拉弦杆与受压弦杆之间的最小宽度。下图给出了圆形截面的两个示例。

第 2 种方法

若忽略无弯曲裂缝状态——见下图：

若截面中不存在受拉或受压弦杆（整个截面处于受压或受拉状态），则  b_w 为距截面边缘 d 处的截面宽度。其中 d 为有效高度，对于无受拉或受压弦杆的截面（全截面受压或全截面受拉），按 d=0.9*h 计算。

第 3 种方法

若考虑无弯曲裂缝状态（依据 EN 1992-1-1 第 6.2.2(2) 条），且截面在承载能力极限状态下未受弯曲裂缝影响，则 b_w 在最大主拉应力处计算。

第 4 种方法

截面受弯曲裂缝影响，但仅存在受压弦杆或仅存在受拉弦杆时——程序搜索 b_w 最小值的区域，一侧以受压混凝土的现有重心（或受拉钢筋的重心）为界，另一侧以抗剪钢筋为界。

第 5 种方法

在某些情况下，建议手动设置 b_w 的值。可在钢筋编辑器中进行设置。