(二)斜截面承载力计算
1.梁沿斜截面破坏的主要形态
根据试验证明,由于荷载的类别(集中或均布荷载)、加载方式(直接加载或间接加载)、剪跨比、腹筋用量等因素的影响,梁沿截面破坏大致可归纳为三种主要破坏形态,即:斜压破坏、剪压破坏、斜拉破坏。
 (1) 剪跨比的概念

 对于承受两个集中荷载的简支梁(图11—55),集中荷载至支座的距离a称为剪跨,剪跨a与截面有效高度h0的比值称为剪跨比,即:

 式(11-115)表明,剪跨比λ反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。
(2)三种主要破坏形态

1)斜压破坏。当剪跨比较小,或腹筋配置过多时,可能产生斜压破坏。破坏时,首先在梁腹部出现若干条大体相互平行的斜裂缝,随着荷载的增加,这些大体相互平行的斜裂缝将梁腹部分割成若干个倾斜的受压小柱体,最后,这些小斜柱体的混凝土在弯矩和剪力复合作用下,被压碎而破坏(图11-56a),破坏时腹筋未达到屈服强度,因而,这种破坏属于脆性破坏,设计时应予避免。
2)斜拉破坏。当剪跨比较大,或腹筋配置较少时,可能产生斜拉破坏。破坏时,斜裂缝一旦出现,即很快形成一条主斜裂缝并迅速扩展到集中荷载作用点处,梁被分成两部分而破坏(图11—56c)。这种破坏无明显的预兆,危险性较大,设计时应予避免。
3)剪压破坏。当腹筋配置适当,剪跨比适中时,可能产生剪压破坏。剪压破坏的特征是,随着荷载的增加开始先出现一些垂直裂缝和由垂直裂缝延伸出来的细微的斜裂缝。当荷载增加到一定程度时,在数条斜裂缝中,将出现一条较长较宽的主要裂缝(即称为临界斜裂缝)。荷载再继续增加,临界斜裂缝不断向上延伸,使与其相交的箍筋达到屈服,同时,剪压区混凝土在剪应力和压应力共同作用下达到极限强度而破坏(图 11—56b)。由于这种破坏是由于箍筋先屈服而后混凝土被压碎,破坏有一定预兆,属于塑性破坏。设计时应把构件控制在剪压破坏类型。
规范中给出了梁中允许的最大配箍量以避免形成斜压破坏;同时又规定了最小配箍量以防止发生斜拉破坏。  2.无腹筋梁斜截面承截能力计算公式
(1)均布荷载作用下无腹筋梁的斜截面承载力
均布荷载作用下,无腹筋梁的剪切破坏可能发生在支座附近,也可能发生在跨中,只要支座处最大剪力不大于0.7βhftbh0,即能保证梁不发生剪切破坏。因此,规范对均布荷载作用下无腹筋梁的斜截面承载力取为:

 式中 Vc——构件斜截面上的最大剪力设计值;
βh——截面高度影响系数;
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值,按《规范》表4.1.4采用。
(2)集中荷载作用下矩形截面无腹筋梁的斜截面承载力

  式中 λ——计算截面的剪跨比,取L=a/h0。a为集中荷载作用点至支座截面或节点边缘的距离。
由于梁的破坏具有明显的脆性,同时还应考虑到温度收缩应力及施工时钢筋骨架成型的需要,因此,从构造上考虑,一般梁应按构造要求配置一定数量的箍筋。
3.有腹筋梁斜截面承载力计算公式
腹筋指箍筋和弯起钢筋。对于有腹筋的梁,斜截面抗剪能力由三部分组成。见图11-57。

 式中 Vu——斜截面总抗剪能力;
Vc——剪压区混凝土抗剪能力;
Vsv——与斜裂缝相交的箍筋的抗剪能力;
Vsb――与斜裂缝相交的弯起钢筋的抗剪能力。
(1)计算公式及适用条件
1)同时配有箍筋和弯起钢筋的斜截面承载力的计算。
对于承受均布荷载的矩形、T形及工字形截面梁,按下式计算:

  式中V-—构件斜截面上的最大剪力设计值;
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值;
fyv——箍筋抗拉强度设计值;
Asv-一配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积,Asv =n Asv1 (n——在同一截面内箍筋的肢数,Asv1——单肢箍筋的截面面积);
s——箍筋的间距。
从式(11-120)可以看出,影响斜截面承载能力的主要因素是混凝土的强度等级,箍筋的直径、肢数和间距,梁的截面尺寸等,而与纵向钢筋无关。
对于承受以集中荷载为主的矩形截面梁,按下式计算:
 2)计算公式的适用条件
从上述公式中可以看出,增加箍筋(Asv/s)和弯起钢筋(Asb)可以提高梁的抗剪承载力。但是不能随意无限制地增加,试验表明,若配置的腹筋过多时,在腹筋尚未达到屈服强度以前,梁腹部混凝土已发生斜压破坏。同时,斜压破坏受腹筋影响很小,主要取决于梁的截面尺寸和混凝土轴心抗拉强度。因此,规范规定,对矩形、T形和工字形截面的受弯构件,其受剪截面应符合下列条件:

 式中 V——构件斜截面上的最大剪力设计值;
βc——混凝土强度影响系数:当混凝土强度等级不超过C50时,取βc =1.0;当混凝土强度等级为C80时,取βc =0.8;其间接线性内插法确定;
fc——混凝土轴心抗压强度设计值,按《混凝土规范》表4.1.4采用;
b——对矩形截面取截面宽度;对T形截面或工字形截面取腹板宽度;
h0——截面的有效高度;
hw——截面的腹板高度。对矩形截面取有效高度h0;对T形截面取有效高度减去翼缘高度;对工字形截面取腹板净高。
通过上述公式经过分析,可求得为了防止发生斜压破坏时的最大配箍率为:

 规范还对箍筋直径和最大间距s加以限制(详见《混凝土规范》第10.2.10、10.2.11条)。
(2)斜截面受剪承载力的计算位置
规范规定,下列各种斜截面应分别计算受剪承载力是否满足要求:
1)支座边缘处的斜截面(图1l-58截面1—1);
2)弯起钢筋弯起点处的斜截面(图1l—58截面2-2和3—3);
3)箍筋直径或间距改变处的斜截面(图11-58截面4-4);
4)腹板宽度改变处的斜截面。