超限報(bào)告系列總-05樓板薄弱連接位置抗剪計(jì)算

1、在實(shí)際工程中，時(shí)常碰到驗(yàn)算樓板薄弱連接位置（包括細(xì)腰）的面內(nèi) 抗剪問(wèn)題。以下為兩個(gè)工程的結(jié)構(gòu)平面圖。從下圖可明顯看到結(jié)構(gòu)布 置中的樓板薄弱位置。摟板浮為150mm.為薄弱板4畫:1m 3】8巾jc<x<nkis：獸 j chxo.ptd a naero agtwidlo3i畫siace?i!樓板協(xié)調(diào)兩側(cè)的主結(jié)構(gòu)時(shí)，面內(nèi)將受到較大的水平力，包括軸力和剪 力。樓板面內(nèi)承受拉力或者壓力，相對(duì)來(lái)說(shuō)，比較容易計(jì)算，但面內(nèi) 抗剪的問(wèn)題，其實(shí)并不簡(jiǎn)單。通常的做法是，按混凝或高規(guī) 中梁或墻的抗剪承載力計(jì)算公式進(jìn)行復(fù)核。但這樣做，有無(wú)問(wèn)題呢？它們的抗剪機(jī)理是否一致呢？先來(lái)看梁的受剪機(jī)理。翻看教材，抗

2、剪破壞分為斜壓破壞、剪壓破壞 以及斜拉破壞。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，梁的跨高比較小時(shí)，發(fā)生斜壓破壞，這種破壞多發(fā)生在剪 力大而彎矩小的區(qū)段，以及腹板很薄的梁內(nèi)。在這種破壞機(jī)制下，受 剪承載力取決于混凝土抗壓強(qiáng)度，是斜截面承載力中最大的。梁的跨高比適中，梁截面中的剪力和彎矩均可能其控制作用，這種破 壞由拉區(qū)邊緣的裂縫開(kāi)始，然后延伸形成斜裂縫，剪壓區(qū)高度逐漸減 小，當(dāng)最終剪壓區(qū)混凝土破壞，斜截面承載力喪失。梁的跨高比更大的吋候，截面破壞由彎矩控制，受拉引起的垂直裂縫 一旦出現(xiàn)，就迅速向壓區(qū)延伸，斜截面承載力隨之喪失?；炷翗前?承受橫向荷載的破壞模式就屬于這種情況。它的承載力是市彎矩起控 制作用，所以，在規(guī)范中

3、，我們主要對(duì)樓板的正截面承載力進(jìn)行計(jì)算, 對(duì)斜截面承載力，通過(guò)構(gòu)造措施（比如樓板厚度，跨厚比要求），是 可以天然保證的。無(wú)論是規(guī)范，還是教材，梁的受剪承載力推導(dǎo)均是基于剪壓破壞這種 模式得到的。給出的抗剪截面承載力限值，也是基于剪壓破壞的。但對(duì)跨高比較小的構(gòu)件，比如上面提及的樓板面外抗剪驗(yàn)算，跨高比 很多情況下，是小于1.0的，破壞模式應(yīng)該是斜壓破壞才對(duì)。也就是 說(shuō)，抗剪承載力上限應(yīng)該更高。另外，斜壓破壞的抗剪承載力計(jì)算公 式，是否應(yīng)該有所不同呢？從受力機(jī)制來(lái)看，長(zhǎng)墻肢的面內(nèi)受剪似乎與上文提到的樓板面內(nèi)受剪 很接近？如果把剪力墻旋轉(zhuǎn)90° ,邊緣構(gòu)件看作梁的話。但是，規(guī) 范給出的剪力

4、墻抗剪承載力計(jì)算公式，其實(shí)是兼顧了長(zhǎng)墻肢和短墻肢 的，如果按此計(jì)算樓板面內(nèi)抗剪的話，針對(duì)性不強(qiáng)。如果要提供計(jì)算依據(jù)的話，個(gè)人認(rèn)為，樓板面內(nèi)抗剪驗(yàn)算與深梁斜截面抗剪驗(yàn)算最接近。、混規(guī)附錄給出的深受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計(jì)算公式如下:v w吉晉佔(zhàn)。+念牛幾如入+溟四幾色屁人十丄35h65v這個(gè)公式有什么不同呢?1）當(dāng)跨高比不大于2.0吋，計(jì)算剪跨比取0.25,也就是說(shuō)，混凝土部分前面的系數(shù)為1.4； 果按梁的公式來(lái)算，此系數(shù)為0.875,按墻 來(lái)算，此系數(shù)為0.5系數(shù)變大的原因，即是“隨著跨高比的減小，剪 切破壞模式由剪壓型向斜壓型過(guò)渡，混凝土項(xiàng)在受剪承載力中所占比 例增大” o2）抗剪承載力同時(shí)

5、與水平鋼筋與豎向鋼筋相關(guān)，“當(dāng)跨高比等于5.0時(shí)，只有豎向分布鋼筋（箍筋）參與受剪；而當(dāng)跨高比較?。ㄐ∮?.0,則取2.0）時(shí)，只有水平分布筋能發(fā)揮有限的受剪作用”。以 2.0為例，水平鋼筋項(xiàng)前而的系數(shù)為0.5,這一點(diǎn)與梁或墻的抗剪計(jì)算 公式有很大不同。同時(shí)，規(guī)范還對(duì)深受彎構(gòu)件的受剪截面承載力進(jìn)行復(fù)核，換算的剪壓 比依然為0.15,依然是偏安全考慮。假定混凝土強(qiáng)度為c30, 0.15fc 基木與1.4ft相當(dāng)，也就是說(shuō)，抗剪承載力計(jì)算時(shí)，鋼筋的作用基木 可以忽略。如果出現(xiàn)抗剪不足，只能增大構(gòu)件截面或者提高混凝土強(qiáng) 度。另外，為了保證面外穩(wěn)定性，規(guī)范還對(duì)高厚比及跨高比限值進(jìn)行了規(guī) 定，即不大于2

6、5“試驗(yàn)表明，當(dāng)僅配有兩層鋼筋網(wǎng)時(shí)，如果網(wǎng)與網(wǎng)之間未設(shè)拉筋，市 于鋼筋網(wǎng)在深梁平面外的變形未受到專門約束，當(dāng)拉桿拱拱肋斜向壓 力較大時(shí)，有可能發(fā)生沿深梁中面劈開(kāi)的側(cè)向劈裂型斜壓破壞，故應(yīng) 在雙排鋼筋網(wǎng)之間配置拉筋?！睒前迮浣?，不專門設(shè)拉筋，從這個(gè)角 度來(lái)看，鋼筋的作用不應(yīng)考慮。以對(duì)3m寬，120mm厚的樓板為例，其最大面內(nèi)抗剪承載力為 1.4x120x0.8x3000二403kn如果要求不出現(xiàn)斜裂縫，規(guī)范也給出了參 考值，即 0.5ftkxbxh0=288kn.（注意 h0=0.8x3m）如果注意到抗規(guī)附錄e關(guān)于“矩形平面抗震墻結(jié)構(gòu)框支層樓板設(shè) 計(jì)要求”的一些規(guī)定，我們又會(huì)得到一些新的啟發(fā)。e

7、.1.2部分框支抗霍墻結(jié)構(gòu)的框支層樓板剪力設(shè)計(jì)值，應(yīng)符合 下列要求：1/皿/re(e. 1.2)k1.3部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層樓板與落地抗震墻交接截 面的受剪承載力.應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：匕=（兀人）（el3）/re此處驗(yàn)算的也是樓板面內(nèi)的抗剪承載力。在公式e.1.2中，剪壓比相 當(dāng)于0.1/3.85=0.118,是偏保守的，這是由框支層樓板的重要性決定 的。公式e.1.3不考慮樓板的混凝土作用，僅按穿過(guò)剪力墻的水平鋼 筋驗(yàn)算。這是一個(gè)什么樣的機(jī)理呢？鋼筋不是純受拉，不能完全發(fā)揮抗拉能力這種情況考慮的是，地震作用下，混凝土大開(kāi)裂，承擔(dān)傳遞剪力的擔(dān) 子全部由鋼筋承擔(dān)。根據(jù)程懋型大師創(chuàng)新思維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所述，按 照“剪摩擦”理論計(jì)算時(shí)，受剪面鋼筋fy應(yīng)乘以0.7,我們規(guī)范計(jì)算 的鋼筋面積偏小。對(duì)開(kāi)頭所述的薄弱區(qū)樓板，面內(nèi)最大抗剪承載力能否按剪摩擦理論計(jì) 算呢？如果可以，3m寬的板跨，按10（5）150雙層配筋，最大抗剪承 載力為791.28rn.事實(shí)上，在混凝土大開(kāi)裂的情況下，鋼筋是可以提 供791.28kn的承載力的，但在這種情況下，樓板（面內(nèi)）剛度大大 降低，相當(dāng)于僅由鋼筋構(gòu)成的軟連接（往復(fù)作用下，混凝土?xí)饾u剝 落），已無(wú)法協(xié)調(diào)兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體共同變形，共同受力，各結(jié)構(gòu)體（參 考文章開(kāi)頭的結(jié)構(gòu)平面布置圖）很可能因?yàn)椤蔼?dú)木難支”而失穩(wěn)。這 是我們無(wú)法接受的。所以，對(duì)薄弱區(qū)