彭立伟

【摘要】文章从破坏机理和破坏形式解释了冲切和剪切，并且通过国家规范对剪切和破坏在基础工程中的应用做法一一阐释。

【关键词】冲切；剪切

在实际基础工程中，冲切和剪切这两个问题非常重要，许多人结构工程师对这两个概念比较模糊，然而剪切与冲切却是非常重要的两个概念，因为它们的破坏非常危险，本文就这两个名词展开解釋，并归纳规范中关于冲切和剪切的应用。希望读者对明白概念，懂得用法。

1什么是剪切。

材料力学中定义是这样的，杆件受到一对于杆件垂直、大小相等、方向相反、作用线相距离很近的外力作用，在这对力作用下杆件两部分将沿与外力作用线平行的截面发生相对错动，即发生剪切变形。当然这是相对于杆件而言，混凝土我们经常遇到的是混凝土梁的斜截面破坏和基础底板类构件的剪切破坏。

2什么是冲切。

对于一阶独立基础而言，在柱子上施加集中力，当集中力足够大时，在柱边底部基础中发生近似45度方向的，斜拉裂缝，形成冲切角锥体。究其根源是外力的作用下，板内产生剪应力和正应力，而板内在冲切角锥体的表面发生正拉应力占主导，当正拉应力超过板件的允许混凝土的抗拉强度时，就发生冲切破坏。

3剪切和冲切的力学对比分析

1.破坏截面：剪切破坏为平面破坏形式，冲切破坏为空间破坏形式，有三维破坏特点，不属于平面破坏，一般发生在双向板中。

2.验算要求：剪切破坏计算的是剪应力，而冲切破坏计算的是45度方向的拉应力，工程中一般控制45度拉应力，即可。

3.破坏激烈程度：剪切破坏表现为延性破坏，冲切破坏表现为脆性破坏。

4剪切和冲切的实际应用

4.1对于无筋扩展基础，为了保证基础不发生弯曲破坏，需要通过构造措施来保证基础的强度，建筑地基基础规范8.1.1条， 基础高度H0≥0.5（b-b0）/tanα tanα：基础台阶的宽高比，其允许值详见表8.1.1注意刚性角范围内依然存在抗剪切验算问题。当基础单侧扩展范围内基础底面处的平均压力值超过300kPa时，应验算墙（柱）边缘或者变阶处的受剪承载力。

4.2对于扩展基础。

（1）柱下独立基础，当冲切破坏锥体落在基础底面以内时，应验算柱与基础交界处以及基础变阶处的受冲切承载力；

（2）对基础底面短边尺寸小于或者等于柱宽度加两倍基础有效高度的柱下独立基础，应验算柱（墙）与基础交接处的基础受剪切承载力。

（3）a.平板式筏板的板厚应满足受冲切承载力的要求。并规定了各种情况，详见国家基础规范8.4.7、8.4.8平板式筏基应验算距内筒和柱边缘h0处截面的受剪承载力。当筏板变厚时，应验算变厚度处筏板的受剪承载力。

b.梁板式筏型基础应计算正截面受弯承载力，其厚度尚应满足受冲切承载力、受剪切承载力的要求。详见国家基础规范8.4.9 ，8.4.10，8.4.11，8.4.12。

5 剪切和冲切实例

本范例采用标准的3桩承台，仅计算桩对承台的剪切冲切，承台的混凝土强度等级_： C25 _承台钢筋级别_： HRB335

桩参数：预应力空心管桩 ，桩外径： 400（mm） 桩内径： 305（mm） 柱参数：400x400 混凝土等级C25柱上荷载设计值 轴力N： 2000.000（kN）

2.2 承台受力计算

（1） 各桩净反力（kN）

根据《桩基规范》5.1.1 式5.1.1-2计算桩顶净反力（G=0.0kN） 桩号01 净反力： 666.667（kN）

（2） 桩对承台的冲切

根据《桩基规范》5.9.7及5.9.8 计算

承台冲切破坏锥体一半有效高度处的周长um，角桩按《桩基规范》5.9.8第2款计算。

以一根桩为例（右下角的角桩）

_冲切面参数：

_ 右 上

_冲跨（mm） 340_ 340

_冲切边长（mm） 590_ 590

_冲跨比λ 0.358_ 0.358

_冲切系数β0 1.004_ 1.004

_抗冲切力（kN） 703.197_ 703.197

_总抗冲切力（kN） ： 1406.395

_总冲切力 （kN） ： 666.667

_（γ0Fl=666.667kN） ≤ （抗冲切力 =1406.395kN） 满足.

（3） 承台抗剪验算：

根据《桩基规范》5.9.10 计算

以剪切面 1为例

_剪切面坐标（mm） ： （1070，-244）～（-1070，-244）

_实际宽度（mm） ： 2139 计算宽度b（mm） ： 2139

_剪跨a（mm） ： 44 剪跨比λ ： 0.250

_剪切系数α ： 1.400 高度影响系数βhs： 0.958

_抗剪切力（kN） ： 3461.088

_剪切力设计值（kN）： 1333.333

_（γ0V=1333.333kN） ≤ 3461.088kN 满足截面要求.

综上所述：

（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）对于无筋扩展基础，当基础单侧扩展范围内基础底面处的平均压力值超过300kPa时，应验算墙（柱）边缘或者变阶处的受剪承载力。

（3）对于独立基础，不满足一定条件时候，都需要进行抗剪切计算。均需要计算抗冲切。

（4）桩承台和筏板基础必须进行抗冲切和抗剪切计算。

（5）各种抗剪切和抗冲切的荷载取值和计算截面有区别。计算时候应注意。

6结语

对于柱下独立基础应验算其控制截面的抗冲切承载力，当基础高度较小的时候，验算其抗冲切承载力满足要求，当基础高度较高，则需要验算抗冲切和抗剪切承载力。 对于单向受力的墙下条形基础，则只需验算抗剪切承载力。对于筏板基础需同时验算抗冲切和抗剪切承载力。对于桩基承台应同时满足冲切 剪切计算。

参考文献：

[1] 梁发云，贾承岳，姚笑青，柱下独立基础冲切与剪切破坏概念辨析。高等建筑教育 2011

[2] GB50007-2010 国家标准《建筑地基基础设计规范》