超限报告系列总-05楼板薄弱连接位置抗剪计算

1、在实际工程中，时常碰到验算楼板薄弱连接位置（包括细腰）的面内 抗剪问题。以下为两个工程的结构平面图。从下图可明显看到结构布 置中的楼板薄弱位置。搂板浮为150mm.为薄弱板4画:1m 3】8巾jc<x<nkis：兽 j chxo.ptd a naero agtwidlo3i画siace?i!楼板协调两侧的主结构时，面内将受到较大的水平力，包括轴力和剪 力。楼板面内承受拉力或者压力，相对来说，比较容易计算，但面内 抗剪的问题，其实并不简单。通常的做法是，按混凝或高规 中梁或墙的抗剪承载力计算公式进行复核。但这样做，有无问题呢？它们的抗剪机理是否一致呢？先来看梁的受剪机理。翻看教材，抗

2、剪破坏分为斜压破坏、剪压破坏 以及斜拉破坏。简单来说，梁的跨高比较小时，发生斜压破坏，这种破坏多发生在剪 力大而弯矩小的区段，以及腹板很薄的梁内。在这种破坏机制下，受 剪承载力取决于混凝土抗压强度，是斜截面承载力中最大的。梁的跨高比适中，梁截面中的剪力和弯矩均可能其控制作用，这种破 坏由拉区边缘的裂缝开始，然后延伸形成斜裂缝，剪压区高度逐渐减 小，当最终剪压区混凝土破坏，斜截面承载力丧失。梁的跨高比更大的吋候，截面破坏由弯矩控制，受拉引起的垂直裂缝 一旦出现，就迅速向压区延伸，斜截面承载力随之丧失。混凝土楼板 承受横向荷载的破坏模式就属于这种情况。它的承载力是市弯矩起控 制作用，所以，在规范中

3、，我们主要对楼板的正截面承载力进行计算, 对斜截面承载力，通过构造措施（比如楼板厚度，跨厚比要求），是 可以天然保证的。无论是规范，还是教材，梁的受剪承载力推导均是基于剪压破坏这种 模式得到的。给出的抗剪截面承载力限值，也是基于剪压破坏的。但对跨高比较小的构件，比如上面提及的楼板面外抗剪验算，跨高比 很多情况下，是小于1.0的，破坏模式应该是斜压破坏才对。也就是 说，抗剪承载力上限应该更高。另外，斜压破坏的抗剪承载力计算公 式，是否应该有所不同呢？从受力机制来看，长墙肢的面内受剪似乎与上文提到的楼板面内受剪 很接近？如果把剪力墙旋转90° ,边缘构件看作梁的话。但是，规 范给出的剪力

4、墙抗剪承载力计算公式，其实是兼顾了长墙肢和短墙肢 的，如果按此计算楼板面内抗剪的话，针对性不强。如果要提供计算依据的话，个人认为，楼板面内抗剪验算与深梁斜截面抗剪验算最接近。、混规附录给出的深受弯构件斜截面受剪承载力计算公式如下:v w吉晋佔。+念牛几如入+溟四几色屁人十丄35h65v这个公式有什么不同呢?1）当跨高比不大于2.0吋，计算剪跨比取0.25,也就是说，混凝土部分前面的系数为1.4； 果按梁的公式来算，此系数为0.875,按墙 来算，此系数为0.5系数变大的原因，即是“随着跨高比的减小，剪 切破坏模式由剪压型向斜压型过渡，混凝土项在受剪承载力中所占比 例增大” o2）抗剪承载力同时

5、与水平钢筋与竖向钢筋相关，“当跨高比等于5.0时，只有竖向分布钢筋（箍筋）参与受剪；而当跨高比较小（小于2.0,则取2.0）时，只有水平分布筋能发挥有限的受剪作用”。以 2.0为例，水平钢筋项前而的系数为0.5,这一点与梁或墙的抗剪计算 公式有很大不同。同时，规范还对深受弯构件的受剪截面承载力进行复核，换算的剪压 比依然为0.15,依然是偏安全考虑。假定混凝土强度为c30, 0.15fc 基木与1.4ft相当，也就是说，抗剪承载力计算时，钢筋的作用基木 可以忽略。如果出现抗剪不足，只能增大构件截面或者提高混凝土强 度。另外，为了保证面外稳定性，规范还对高厚比及跨高比限值进行了规 定，即不大于2

6、5“试验表明，当仅配有两层钢筋网时，如果网与网之间未设拉筋，市 于钢筋网在深梁平面外的变形未受到专门约束，当拉杆拱拱肋斜向压 力较大时，有可能发生沿深梁中面劈开的侧向劈裂型斜压破坏，故应 在双排钢筋网之间配置拉筋。”楼板配筋，不专门设拉筋，从这个角 度来看，钢筋的作用不应考虑。以对3m宽，120mm厚的楼板为例，其最大面内抗剪承载力为 1.4x120x0.8x3000二403kn如果要求不出现斜裂缝，规范也给出了参 考值，即 0.5ftkxbxh0=288kn.（注意 h0=0.8x3m）如果注意到抗规附录e关于“矩形平面抗震墙结构框支层楼板设 计要求”的一些规定，我们又会得到一些新的启发。e

7、.1.2部分框支抗霍墙结构的框支层楼板剪力设计值，应符合 下列要求：1/皿/re(e. 1.2)k1.3部分框支抗震墙结构的框支层楼板与落地抗震墙交接截 面的受剪承载力.应按下列公式验算：匕=（兀人）（el3）/re此处验算的也是楼板面内的抗剪承载力。在公式e.1.2中，剪压比相 当于0.1/3.85=0.118,是偏保守的，这是由框支层楼板的重要性决定 的。公式e.1.3不考虑楼板的混凝土作用，仅按穿过剪力墙的水平钢 筋验算。这是一个什么样的机理呢？钢筋不是纯受拉，不能完全发挥抗拉能力这种情况考虑的是，地震作用下，混凝土大开裂，承担传递剪力的担 子全部由钢筋承担。根据程懋型大师创新思维结构设计所述，按 照“剪摩擦”理论计算时，受剪面钢筋fy应乘以0.7,我们规范计算 的钢筋面积偏小。对开头所述的薄弱区楼板，面内最大抗剪承载力能否按剪摩擦理论计 算呢？如果可以，3m宽的板跨，按10（5）150双层配筋，最大抗剪承 载力为791.28rn.事实上，在混凝土大开裂的情况下，钢筋是可以提 供791.28kn的承载力的，但在这种情况下，楼板（面内）刚度大大 降低，相当于仅由钢筋构成的软连接（往复作用下，混凝土会逐渐剥 落），已无法协调两侧的结构体共同变形，共同受力，各结构体（参 考文章开头的结构平面布置图）很可能因为“独木难支”而失稳。这 是我们无法接受的。所以，对薄弱区