[摘要] 本文在研讀跨越四十余年并追溯上百年的沖切問題的三篇文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,寫出的學(xué)習(xí)體會(huì)和心得。在得益于文獻(xiàn)精辟的機(jī)理闡述和簡(jiǎn)明的試驗(yàn)分析思路啟迪下,本文乘勢(shì)順?biāo)继岢霾慌渲每箾_切鋼筋的中柱節(jié)點(diǎn)樓板,宜分為沖彎與沖剪兩種破壞形態(tài),并給出了以縱向受拉鋼筋配筋特征值為主參數(shù)的承載力計(jì)算方法。

1 概述

1.0.1今年一月發(fā)出拙文《芻議鋼筋混凝土無(wú)梁樓蓋設(shè)計(jì)方法》后,接到幾位讀者的詢問,其中涉及的同一問題是:“文中列舉了幾種受沖切承載力計(jì)算方法,但未明確表示采用哪種方法較為合理。”

顯然,這是一個(gè)對(duì)沖切破壞機(jī)理和《規(guī)范》規(guī)定具有挑戰(zhàn)性的問題,國(guó)內(nèi)一些結(jié)構(gòu)大師,總師和學(xué)者最近也都對(duì)此關(guān)注并著文討論這個(gè)問題。本人撰寫此文,同樣是試圖探討并回答這個(gè)問題;本文的闡述和設(shè)計(jì)建議,是好是壞,是對(duì)是錯(cuò),只有敬請(qǐng)大家來評(píng)說。

1.0.2近年來國(guó)內(nèi)地下車庫(kù)無(wú)梁樓蓋(簡(jiǎn)稱“地庫(kù)”)在施工階段發(fā)生多起倒塌事故,引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注,眾多人士認(rèn)為不配置抗沖切鋼筋的地庫(kù)無(wú)梁樓蓋的倒塌,是由柱頭處樓板發(fā)生沖切破壞而導(dǎo)致的,其依據(jù)是我國(guó)《規(guī)范》GB50010-2010圖6.5.1中有沖切破壞錐體的形象示意及其相應(yīng)的計(jì)算規(guī)定;但是,業(yè)界也有部分人士表示,在若干起地庫(kù)倒塌中,并未見到在柱頭有沖切錐體存在,而是光滑的柱頭,說明這發(fā)生的是“直剪”或“直沖”的破壞。對(duì)柱節(jié)點(diǎn)樓板破壞性質(zhì)的關(guān)注十分必要,但更應(yīng)關(guān)注的是與破壞性質(zhì)相關(guān)的承載力值的確定,這才是最重要的。

1.0.3 為了尋求上述問題的解答,利用新冠病毒疫情封閉在家期間,結(jié)合現(xiàn)行有關(guān)國(guó)內(nèi)外《規(guī)范》的規(guī)定,重點(diǎn)研讀了手頭的下列三篇文獻(xiàn):

[1] 沙志國(guó),“鋼筋混凝土板的沖切強(qiáng)度計(jì)算”,《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)研究資料選編》,吉林省革委會(huì)基建辦公室技術(shù)情報(bào)中心站,1977.2;本選編是《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》TJ10-74的背景資料(見附件一)。

[2] 李定國(guó)、舒兆發(fā)、余志武,“鋼筋混凝土板柱連接的沖切強(qiáng)度試驗(yàn)研究報(bào)告”(手寫復(fù)制稿),湖南大學(xué)土木系,1985.2;本報(bào)告為《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》管理組組織的規(guī)范課題研究組的研究成果并作為修訂《規(guī)范》的參考依據(jù);該文獻(xiàn)引用了國(guó)外文獻(xiàn)和自己做的大量試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)破壞圖示和照片,對(duì)研究分析極有價(jià)值(手稿模糊不清,不作附件)。

[3] Aurelio Muttoni,Punching Shear Strength of Reinforced Concrete Slabs Without Transverse Reinforcement,ACI Structural,V.105.NO.4.Journal/July-August 2008;本文是fib《模式規(guī)范》MC2010的依據(jù)文獻(xiàn)(見附件二)。

通過三篇文獻(xiàn)的學(xué)習(xí),籍以加深對(duì)樓板沖切破壞性質(zhì)的理解,期望弄清分歧意見的核心所在,供大家討論評(píng)述。

1.0.4 為了統(tǒng)一文獻(xiàn)[1]、[2]、[3]中的術(shù)語(yǔ)與符號(hào),本文按《規(guī)范》GB50010-2010為基準(zhǔn),除通用的符號(hào)不作解釋外,對(duì)重要的符號(hào)將作出說明;本文的計(jì)量單位除注明者之外,均用N和mm表示。

1.0.5 文獻(xiàn)[2]綜述了國(guó)外早期的研究概況,這里摘引如下:1907年Talbot進(jìn)行了柱基礎(chǔ)和墻基礎(chǔ)的試驗(yàn)研究,根據(jù)30個(gè)沖切破壞試件,提出了驗(yàn)算沖切應(yīng)力ν計(jì)算式:

由此,開創(chuàng)了關(guān)于沖切計(jì)算中以破壞截面周長(zhǎng)b0表示的計(jì)算理念,其取值為:

1948年Richert做了方形、矩形柱基礎(chǔ)和臺(tái)階式基礎(chǔ)共140個(gè)試件,試驗(yàn)表明:基礎(chǔ)的抗沖切承載力隨配筋率的增大而增大、基礎(chǔ)板的有效高度對(duì)抗沖切承載力的影響顯著,發(fā)生沖切錐的夾角大約為45°;Richert雖未提出計(jì)算公式,但他的試驗(yàn)分析為后人的試驗(yàn)研究提供了有價(jià)值的參考。

1953年Hognestad分析了Richert的試驗(yàn)數(shù)據(jù),提出了一個(gè)計(jì)算參數(shù)無(wú)梁樓蓋沖切破壞理念及其計(jì)算方法_4,并與Elstner進(jìn)行了39個(gè)在中心柱加載的四邊簡(jiǎn)支板的試驗(yàn),提出了剪切強(qiáng)度按下列計(jì)算公式:

這里重述上述作者的計(jì)算方法,旨在說明他們是沖切計(jì)算的開創(chuàng)者,在允許應(yīng)力設(shè)計(jì)的年代所提出計(jì)算截面周長(zhǎng)的理念,在今天仍約定俗成地作為重要的參數(shù);當(dāng)然,對(duì)截面計(jì)算周長(zhǎng)的物理意義及其合理取值,從承載能力極限破壞的實(shí)際狀態(tài)來看,仍應(yīng)值得進(jìn)一步推敲。

1.0.6 在上世紀(jì)六十年代起,國(guó)外學(xué)者借助各種理論和假定,力圖得到鋼筋混凝土沖切破壞計(jì)算的理論解,但結(jié)果均不理想;各國(guó)《規(guī)范》仍主張采納以試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)半理論的公式。本文引用三篇文獻(xiàn)均是在不配置抗沖切鋼筋僅配置縱向受拉鋼筋的鋼筋混凝土板試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出各自的計(jì)算方法的。

2 沖切試件及其破壞特征

2.1 沖切試件

2.1.1 至今作者尚未查詢到實(shí)體無(wú)梁樓蓋和模型試驗(yàn)樓蓋在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中發(fā)生沖切破壞的具體實(shí)例,這或許與樓蓋的配筋條件等因素而難于發(fā)生,通常見到的是負(fù)彎矩塑性鉸線沿柱邊穿過的情況。

2.1.2 為了實(shí)現(xiàn)無(wú)梁樓蓋能在柱頭旁樓板發(fā)生各種破壞的可能性,人們就構(gòu)想從以中柱為核心截取出一個(gè)圓形或方形的樓板作為試件,樓板四周周邊由單向簡(jiǎn)支支承(只能承受壓力、不能承受拉力),在樓板中心柱頭上施加集中荷載,觀察其受力直至破壞的全過程。

2.1.3 對(duì)上述帶柱頭的圓形或方形樓板的試件,從力學(xué)概念講,似應(yīng)取整體樓板在彎矩為零處截取,在上世紀(jì)的試驗(yàn)研究中,似乎均未給出截取的標(biāo)準(zhǔn)。在文獻(xiàn)[3]中則明確提出,對(duì)于圓形柱可取圓形樓板試件,以圓形柱中心計(jì)算的樓板試件半徑無(wú)梁樓蓋沖切破壞理念及其計(jì)算方法_6可。

由于帶柱頭樓板試件擱置呈單向簡(jiǎn)支支承,對(duì)于方形樓板試件,在承受集中荷載下,樓板四角會(huì)逐步翹起,于是近年來有些研究者將方形樓板試件改為八角形樓板試件。

2.1.4 受載下樓板試件產(chǎn)生的裂縫,通常在柱截面四周首先發(fā)生,從計(jì)算受力的合理性講,應(yīng)以文獻(xiàn)[2]提出的“切跨比”,當(dāng)今人們常稱為其“沖跨比”來表述更合理,這里對(duì)圓形樓板試件定義“沖跨比”λ為:

達(dá)到承載能力極限狀態(tài)之前,會(huì)經(jīng)歷不同的演變過程,試驗(yàn)研究者會(huì)通過儀器的測(cè)量,獲得包括樓板試件的裂縫出現(xiàn)及裂縫開展的寬度,撓度或轉(zhuǎn)角或鋼筋應(yīng)變來判斷縱向受拉鋼筋剛達(dá)到屈服直至均基本屈服,以及樓板受壓區(qū)破壞,包括發(fā)出爆裂聲后的破壞錐體沖出板外等的各種形態(tài)。

2.2.2 早在1953年Hognestad就提出的并為文獻(xiàn)[1]引用的關(guān)于樓板試件發(fā)生從開裂直至破壞的全過程特征描述,從荷載-撓度曲線上大致分為下列四個(gè)階段:

第一階段—混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)第一批裂縫之前的階段;

第二階段—出現(xiàn)第一批裂縫到第一批縱向受拉鋼筋剛達(dá)到屈服的階段;

第三階段—按逐步形成塑性鉸線直到荷載達(dá)到充分形成塑性鉸線的屈服極限值,此時(shí)樓板試件明顯產(chǎn)生了塑性鉸轉(zhuǎn)動(dòng);

第四階段—荷載達(dá)到最終的極限值,此時(shí)塑性鉸線的裂縫開展很寬,承載能力全部耗盡;在文獻(xiàn)[2]中提出此時(shí)鋼筋進(jìn)入了強(qiáng)化段。

樓板試件的荷載-撓度曲線大致呈四折段曲線,與單向受彎構(gòu)件的荷載-撓度曲線相似。

2.2.3 對(duì)于正方形截面中柱處正方形樓板試件擱置在四邊單向簡(jiǎn)支條件下試驗(yàn)所得的破壞特征,取決于縱向受拉鋼筋的配筋特征值的大小和沖跨比以及四角起翹的程度等因素有關(guān),國(guó)內(nèi)、外學(xué)者對(duì)破壞性質(zhì)的劃分雖有差異,本文估計(jì)可為大家基本認(rèn)同的破壞特征,在參照文獻(xiàn)[2]描出板受拉面破壞時(shí)的形象示意(圖2.2.3)基礎(chǔ)上可概況如下:

(a)配筋特征值不大時(shí)產(chǎn)生的塑性鉸線

(b)配筋特征值較大時(shí)產(chǎn)生的塑性鉸線

(c)配筋特征值很大時(shí)產(chǎn)生的裂縫分布

圖2.2.3  中柱處板試件不同配筋特性值下的受拉面破壞示意圖

1-沖切破壞錐體的喇叭口位置;2-板破壞瞬間在受拉面產(chǎn)生的環(huán)狀裂縫

1、沖彎破壞—樓板試件中以縱向受拉鋼全部達(dá)到屈服為標(biāo)志,荷載-撓度曲線可進(jìn)入第四階段而導(dǎo)致板的柱四周塑性鉸線以及在板的四角起翹,每角至少有兩條共形成八條塑性鉸線的裂縫,在達(dá)到實(shí)際極限荷載值時(shí),裂縫充分展開并會(huì)在柱四周混凝土受壓區(qū)形成一圈剪壓性破壞(圖2.2.3(a)),通常不會(huì)出現(xiàn)沖切錐體。

2、沖剪破壞—樓板試件中縱向受拉鋼筋不會(huì)屈服,荷載-撓度曲線僅進(jìn)入第二階段,此時(shí)雖可在柱四周形成一圈裂縫以及板內(nèi)形成放射性裂縫,由于四角起翹,裂縫數(shù)量較密且寬度不大,裂縫的分布類似圓形簡(jiǎn)支板,破壞時(shí)在板受壓面圍繞柱四周產(chǎn)生壓碎性裂縫,緊接著會(huì)發(fā)生爆裂聲,瞬間在板簡(jiǎn)支邊內(nèi)產(chǎn)生周圈裂縫,進(jìn)而柱頭將破壞錐體沖出樓板(圖2.2.3(c))。

3、混合破壞—樓板試件中縱向受拉鋼筋部分達(dá)到屈服,荷載撓度曲線進(jìn)入第三階段,裂縫的開展處于荷載-撓度曲線處于第三階段內(nèi)的狀態(tài),同樣會(huì)在繞柱四周產(chǎn)生壓碎性裂縫,由于配筋特征值的不同,可能發(fā)生柱頭將樓板沖出不完整的破壞錐體;混合破壞也可稱為沖彎剪破壞(圖2.2.3(b))。

對(duì)于圓形截面柱的圓形樓板試件,破壞性質(zhì)與上述正方形截面柱的方形樓板試件相近而略有不同,主要的區(qū)別是圓形樓板中產(chǎn)生的放射性裂縫沿四周分布較為均勻,同樣也會(huì)產(chǎn)生充分形成或不充分的塑性鉸線;由此也會(huì)產(chǎn)生破壞錐體沖出樓板的現(xiàn)象。

3 中柱樓板試件沖彎承載力設(shè)計(jì)值的確定

3.1 配筋特征值較小時(shí)的沖彎承載力設(shè)計(jì)值

形在文獻(xiàn)[2]的圖30-2、圖3-25、圖3-29等給出了裂縫的展開和塑性鉸線的形成,柱周邊樓板裂縫開展早而快之外,其中放射性裂縫的間距逐步加密且趨向均勻化,文獻(xiàn)認(rèn)為發(fā)育的裂縫處大部分縱向鋼筋基本可達(dá)到屈服,但不能保證全部縱向鋼筋達(dá)到屈服。正如文獻(xiàn)[2]圖3-31所示,板的受拉面除有較密集的放射性裂縫外,在靠近簡(jiǎn)支支座的受拉面還會(huì)產(chǎn)生環(huán)向裂縫,進(jìn)而發(fā)生不完整的沖切錐體破壞。

上述的試驗(yàn)現(xiàn)象表明,在提高板試件的配筋特征值情況下,正方形板的四角翹起后,逐步趨向類似圓形板支承條件下的裂縫發(fā)展,板的受力特征趨向于圓形板方向轉(zhuǎn)化,即進(jìn)入混合破壞并逐步向沖剪破壞過渡;這為我們對(duì)板試件發(fā)生沖彎承載力與沖切承載力相交的界限條件進(jìn)行估計(jì),提供了假定的依據(jù)。

3.2.2 文獻(xiàn)[3]著重于沖剪承載力并順帶沖彎承載力的研究,該文獻(xiàn)依據(jù)配筋特征值較大時(shí)呈現(xiàn)圓形板受力特征的前提下,提出集中荷載下圓形簡(jiǎn)支板的沖彎承載

式(3.3.2-2)與式(3.3.2-1)的取值略有不同,僅涉及安全度水平的調(diào)整,不會(huì)改變其與式(3.3.2-1)具有相同的破壞性質(zhì)。

3.3.3 如所周知,美國(guó)《規(guī)范》ACI318從上世紀(jì)七十年代到至今的各個(gè)版本中,對(duì)正方形柱的樓板受沖切承載力的設(shè)計(jì)值公式為:

據(jù)此可知:美國(guó)《規(guī)范》ACI318的受沖剪承載力計(jì)算公式(3.3.3-1)的取值水平仍處于沖彎破壞狀態(tài),而并非沖剪破壞狀態(tài)。

4 中柱樓板試件沖切承載力設(shè)計(jì)值的確定

4.1 中柱樓板試件沖切破壞試驗(yàn)依據(jù)與擬合公式

4.1.1 文獻(xiàn)[1]、[2]、[3]均對(duì)沖彎和沖剪破壞的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。文獻(xiàn)[1]屬于混合統(tǒng)計(jì),最終用統(tǒng)計(jì)結(jié)果中沖彎破壞的偏下值、即式(3.3.2-1)作為設(shè)計(jì)的依據(jù);文獻(xiàn)[2]則著重對(duì)處于荷載-撓度曲線上第二階段為主還包括第三階段略有縱筋屈服的且呈沖切錐體破壞的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析;文獻(xiàn)[3]對(duì)沖切破壞與沖彎破壞的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出統(tǒng)盤的統(tǒng)計(jì)分析。

文獻(xiàn)[1]、[2]、[3]分別引用了各國(guó)學(xué)者(包括文獻(xiàn)作者)的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù),文獻(xiàn)[1]、[2]羅列出了各國(guó)學(xué)者的數(shù)據(jù)表。在上述三篇文獻(xiàn)中為兩篇以上文獻(xiàn)引用的學(xué)者是:Elstner and Hognestad,Moe,Kinnunen and Nylander,Groff等,這些學(xué)者在提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)條件下,對(duì)闡述沖切破壞機(jī)理并提供構(gòu)建沖切破壞計(jì)算模式的依據(jù)方面均作出了杰出的貢獻(xiàn)。

4.1.2 文獻(xiàn)[2]對(duì)85個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,提出了回歸公式,為了與設(shè)計(jì)公式相區(qū)別,本文按試驗(yàn)平均值的概念表達(dá)如下:

式(4.1.2-1)與試驗(yàn)結(jié)果比較,其平均值為1.035,變異系數(shù)為0.188。

4.1.3 文獻(xiàn)[3]對(duì)87個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,提出了沖剪為主兼顧沖彎兩種破壞的“破壞準(zhǔn)則”,本文仍用試驗(yàn)平均值的概念表達(dá)如下:

截面高度及骨料尺寸影響的參數(shù);應(yīng)當(dāng)指出,文獻(xiàn)[2]、[3]所依據(jù)的試件,其板的截面有效高度小于200mm以下的占據(jù)了大多數(shù),而在式(4.1.3-1)中引進(jìn)的這一截面高度影響參數(shù),應(yīng)是一個(gè)值得大家關(guān)注的問題。如果式(4.1.3-1)可延伸用于沖彎破壞下的計(jì)算,在前面的沖彎承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式(3.1.1-1)或式(3.2.4-2)中則未考慮截面高度的影響,顯然,這是一個(gè)需要進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的問題;本文認(rèn)為,對(duì)正截面受彎承載力計(jì)算中尚未得充分驗(yàn)證的條件下,建議不予考慮。

4.1.4 為了對(duì)文獻(xiàn)[2]提出的式(4.1.2-1)與文獻(xiàn)[3]提出的式(4.1.3-1)與式(4.1.3-2)進(jìn)行比較,按文獻(xiàn)[3]圖11提供的Elstner和Hognestad以及Moe的試驗(yàn)參數(shù)值為:

在保證取值基本一致條件下,將式(4.1.3-1)調(diào)整為式(4.1.5-1)的表達(dá),是為了擺脫對(duì)式(4.1.3-2)轉(zhuǎn)角公式的計(jì)算,同時(shí),直接與承載力計(jì)算中的配筋特征值掛鉤,切合工程設(shè)計(jì)的要求。

4.2 中柱樓板沖剪承載力設(shè)計(jì)值公式

4.2.1 fib《模式規(guī)范》MC2010基本參照文獻(xiàn)[3]的建議,將式(4.1.3-1)、式(4.1.3-2)轉(zhuǎn)化為適用于不配置抗沖鋼筋的沖剪承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式(用本文符號(hào)表示)為:

式(4.2.1-1)至式(4.2.1-6)基本將式(4.1.3-1)、式(4.1.3-2)中參數(shù)的平均值改為參數(shù)設(shè)計(jì)值后,就算作該規(guī)范的設(shè)計(jì)表達(dá)式,屬于不按可靠指標(biāo)分析的一種簡(jiǎn)化手法。

4.2.2 在保持與fib《模式規(guī)范》MC2010取值水平一致性的前提下,同樣按4.2.1的簡(jiǎn)化手法,并近似取ft/fc為0.1條件下,將式(4.1.5-1)轉(zhuǎn)化為等效于fib《模式規(guī)范》的設(shè)計(jì)取值且適用于不配置抗沖切鋼筋的下列沖剪承載力設(shè)計(jì)表達(dá)式:

依據(jù)式(4.2.6-1)至式(4.2.6-3),可將式(3.3.1-1)與式(4.2.2-1)一并示意于圖4.2.6中,并圖示了破壞特征的范圍與沖彎與沖剪承載力計(jì)算的區(qū)間。

A沖彎破壞區(qū);B混合破壞區(qū);C沖剪破壞區(qū)

(Ⅰ)沖彎承載力計(jì)算區(qū);(Ⅱ)沖剪承載力計(jì)算區(qū)

4.3 截面高度影響系數(shù)

4.3.1 國(guó)際上幾個(gè)主要國(guó)家《規(guī)范》,在受剪、受沖切承載力計(jì)算公式中均引入了截面高度影響系數(shù)(統(tǒng)一用我國(guó)《規(guī)范》的符號(hào)表示),鑒于確定其取值主要靠試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析中得出,所以系數(shù)的表達(dá)形式及其取值是有差異的;但有一個(gè)傾向性做法,即受剪和受沖切承載力計(jì)算中均統(tǒng)一用相同的取值。

4.3.2 現(xiàn)將主要幾本《規(guī)范》規(guī)定的截面高度影響系數(shù)公式列于下面:

現(xiàn)將式(4.3.2-1)、式(4.3.2-3)、式(4.3.2-4)及式(4.3.3-1)、式(4.3.3-3)的計(jì)算舉例結(jié)果一并列于表4.3.3中,從中可知:建議方案一的取值大約介于《規(guī)范》ACI318與EN1992的取值范圍;建議方案二的取值與《規(guī)范》MC2010接近。

5 沖切承載力計(jì)算的設(shè)計(jì)建議

5.1 一般規(guī)定

5.1.1 不配置抗沖切鋼筋的鋼筋混凝土板,其沖切承載力計(jì)算分下列兩種情況:

1、縱向受拉鋼筋可達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,此時(shí)可按沖彎承載力計(jì)算;

2、縱向受拉鋼筋達(dá)不到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,此時(shí)可按沖剪承載力計(jì)算。

5.1.2 當(dāng)符合下列條件時(shí),應(yīng)按沖彎承載力計(jì)算:

3、按我國(guó)和美國(guó)《規(guī)范》規(guī)定的公式計(jì)算所確定的截面尺寸條件下,按本建議的設(shè)計(jì)理念,如其板內(nèi)縱向受拉鋼筋配筋特征值達(dá)不到上述的計(jì)算要求,表示其可靠度不足,易于發(fā)生沖彎破壞;如果地庫(kù)無(wú)梁樓蓋的縱向受拉鋼筋配筋特征值也達(dá)不到上述要求時(shí),破壞時(shí)柱頭處是難于有沖切錐體存在。

5.3.3 在已知值無(wú)梁樓蓋沖切破壞理念及其計(jì)算方法_56為0.2和0.5的條件下,按本文建議的式(5.2.2-1)的兩個(gè)建議式對(duì)沖剪承載力計(jì)算舉例如下:

5.3.4 計(jì)算舉例后的討論:

1、我國(guó)《規(guī)范》與美國(guó)《規(guī)范》的受沖切承載力計(jì)算相當(dāng)于截面尺寸控制要求;按本文建議則是縱向受拉鋼筋配筋特征值的要求。顯然,在樓板柱上板帶的配筋應(yīng)滿足舉例計(jì)算的要求。

2、按我國(guó)《規(guī)范》與美國(guó)《規(guī)范》受沖切承載力設(shè)計(jì)控制的水平,僅會(huì)是沖彎而非沖剪破壞;即使有發(fā)生破壞的可能,也不會(huì)發(fā)生呈沖切錐體形式的脆性破壞,而是呈現(xiàn)塑性鉸線式的破壞,建議我國(guó)《規(guī)范》宜對(duì)計(jì)算圖式進(jìn)行調(diào)整,免于引起誤導(dǎo)。

6 結(jié)語(yǔ)

6.0.1 本文簡(jiǎn)要介紹了研讀三篇文獻(xiàn)關(guān)于鋼筋混凝土板沖切問題的研究概況、試驗(yàn)分析、破壞機(jī)理以及文獻(xiàn)和有關(guān)《規(guī)范》提出的受沖切承載力計(jì)算方法等,為本文作者對(duì)此問題的探討打開了思路。

6.0.2 文獻(xiàn)闡述的沖切破壞現(xiàn)象所給予的啟示下,提出可概況分為沖彎破壞、沖剪破壞以及兩者之間的混合破壞;為簡(jiǎn)明表述,建議按沖彎承載力和沖剪承載力兩種情況進(jìn)行計(jì)算。

6.0.3 本文提出的沖彎承載力計(jì)算式(3.1.1-1)與式(3.2.4-2),是參照文獻(xiàn)[3]的建議,即按極限平衡原理確定方形板與圓形板試件受彎承載力計(jì)算方法基礎(chǔ)上,補(bǔ)充考慮在配筋特征值大小的不同而導(dǎo)致放射性塑性鉸線發(fā)展形態(tài)不同,通過式(3.2.4-2)的沖彎破壞圖形系數(shù)予以調(diào)整的手法來作出反映。應(yīng)當(dāng)指出,大量民用的無(wú)梁樓蓋,將會(huì)是沖彎承載力計(jì)算起控制作用。

6.0.4 本文提出的沖剪承載力計(jì)算式(4.2.2-1)與式(4.2.2-2),是通過文獻(xiàn)[2]與文獻(xiàn)[3]兩種不同計(jì)算方法比較,按文獻(xiàn)[3]的取值校準(zhǔn)后,采納文獻(xiàn)[2]的公式形式表達(dá),以達(dá)到概念直觀、計(jì)算簡(jiǎn)便的效果。在實(shí)際工程中,遇到按沖剪承載力計(jì)算的情況較少。

6.0.5 文中擬訂提出了沖切承載設(shè)計(jì)計(jì)算方法的建議,并作了舉例,以供參考;其中,涉及到?jīng)_彎與沖剪承載力計(jì)算的界限條件,文中提出了可按式(4.2.6-3)的界限配筋特征值作為判別依據(jù);對(duì)沖剪承載力計(jì)算中引用的截面高度影響系數(shù),在比較了國(guó)內(nèi)、外四本《規(guī)范》計(jì)算公式基礎(chǔ)上,提出了建議方案供比較和選用。

6.0.6 應(yīng)當(dāng)指出,在各國(guó)《規(guī)范》對(duì)受剪和受沖切承載力計(jì)算中,逐步引入了縱向受拉鋼筋作為計(jì)算參數(shù);不知是否出于保守考慮的原因,均違避了縱向受壓鋼筋在受沖切承載力計(jì)算中的影響,顯然,對(duì)此應(yīng)作進(jìn)一步推敲。

6.0.7 當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外《規(guī)范》對(duì)板沖切計(jì)算的規(guī)定,均是從樓板中取出的脫離體試件的試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù);但在實(shí)際樓板發(fā)生破壞的開端,如果先從跨內(nèi)起始,此時(shí)其裂縫或塑性鉸線會(huì)延伸發(fā)展到柱節(jié)點(diǎn)的板中,這對(duì)脫離體試件就難于作出模擬,對(duì)此情況值得進(jìn)一步深究。