超限報告系列總-05樓板薄弱連接位置抗剪計算

1、在實際工程中，時常碰到驗算樓板薄弱連接位置（包括細腰）的面內(nèi) 抗剪問題。以下為兩個工程的結(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，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，相對來說，比較容易計算，但面內(nèi) 抗剪的問題，其實并不簡單。通常的做法是，按混凝或高規(guī) 中梁或墻的抗剪承載力計算公式進行復核。但這樣做，有無問題呢？它們的抗剪機理是否一致呢？先來看梁的受剪機理。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。簡單來說，梁的跨高比較小時，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)。在這種破壞機制下，受 剪承載力取決于混凝土抗壓強度，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)邊緣的裂縫開始，然后延伸形成斜裂縫，剪壓區(qū)高度逐漸減 小，當最終剪壓區(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。混凝土樓板 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、，我們主要對樓板的正截面承載力進行計算, 對斜截面承載力，通過構(gòu)造措施（比如樓板厚度，跨厚比要求），是 可以天然保證的。無論是規(guī)范，還是教材，梁的受剪承載力推導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。但對跨高比較小的構(gòu)件，比如上面提及的樓板面外抗剪驗算，跨高比 很多情況下，是小于1.0的，破壞模式應該是斜壓破壞才對。也就是 說，抗剪承載力上限應該更高。另外，斜壓破壞的抗剪承載力計算公 式，是否應該有所不同呢？從受力機制來看，長墻肢的面內(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、墻抗剪承載力計算公式，其實是兼顧了長墻肢和短墻肢 的，如果按此計算樓板面內(nèi)抗剪的話，針對性不強。如果要提供計算依據(jù)的話，個人認為，樓板面內(nèi)抗剪驗算與深梁斜截面抗剪驗算最接近。、混規(guī)附錄給出的深受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算公式如下:v w吉晉佔。+念牛幾如入+溟四幾色屁人十丄35h65v這個公式有什么不同呢?1）當跨高比不大于2.0吋，計算剪跨比取0.25,也就是說，混凝土部分前面的系數(shù)為1.4； 果按梁的公式來算，此系數(shù)為0.875,按墻 來算，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渡，混凝土項在受剪承載力中所占比 例增大” o2）抗剪承載力同時

5、與水平鋼筋與豎向鋼筋相關(guān)，“當跨高比等于5.0時，只有豎向分布鋼筋（箍筋）參與受剪；而當跨高比較小（小于2.0,則取2.0）時，只有水平分布筋能發(fā)揮有限的受剪作用”。以 2.0為例，水平鋼筋項前而的系數(shù)為0.5,這一點與梁或墻的抗剪計算 公式有很大不同。同時，規(guī)范還對深受彎構(gòu)件的受剪截面承載力進行復核，換算的剪壓 比依然為0.15,依然是偏安全考慮。假定混凝土強度為c30, 0.15fc 基木與1.4ft相當，也就是說，抗剪承載力計算時，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 度。另外，為了保證面外穩(wěn)定性，規(guī)范還對高厚比及跨高比限值進行了規(guī) 定，即不大于2

6、5“試驗表明，當僅配有兩層鋼筋網(wǎng)時，如果網(wǎng)與網(wǎng)之間未設拉筋，市 于鋼筋網(wǎng)在深梁平面外的變形未受到專門約束，當拉桿拱拱肋斜向壓 力較大時，有可能發(fā)生沿深梁中面劈開的側(cè)向劈裂型斜壓破壞，故應 在雙排鋼筋網(wǎng)之間配置拉筋。”樓板配筋，不專門設拉筋，從這個角 度來看，鋼筋的作用不應考慮。以對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 計要求”的一些規(guī)定，我們又會得到一些新的啟發(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計值，應符合 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.應按下列公式驗算：匕=（兀人）（el3）/re此處驗算的也是樓板面內(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，僅按穿過剪力墻的水平鋼 筋驗算。這是一個什么樣的機理呢？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，混凝土大開裂，承擔傳遞剪力的擔 子全部由鋼筋承擔。根據(jù)程懋型大師創(chuàng)新思維結(jié)構(gòu)設計所述，按 照“剪摩擦”理論計算時，受剪面鋼筋fy應乘以0.7,我們規(guī)范計算 的鋼筋面積偏小。對開頭所述的薄弱區(qū)樓板，面內(nèi)最大抗剪承載力能否按剪摩擦理論計 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.事實上，在混凝土大開裂的情況下，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，相當于僅由鋼筋構(gòu)成的軟連接（往復作用下，混凝土會逐漸剝 落），已無法協(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 考文章開頭的結(jié)構(gòu)平面布置圖）很可能因為“獨木難支”而失穩(wěn)。這 是我們無法接受的。所以，對薄弱區(qū)