1:20萬(wàn)區(qū)域化探樣品測(cè)定誤差范圍和質(zhì)量控制問(wèn)題的探討

1:20萬(wàn)區(qū)化掃面工作目前正在全國(guó)各?。▍^(qū)） 逐步開(kāi)展，但區(qū)化掃面樣品的測(cè)試試質(zhì)量的監(jiān)控和圖幅的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)方法有待進(jìn)一步完善。本課題研究中，數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，檢驗(yàn)了分析誤差的分布規(guī)律 ，提出 了得用驗(yàn)公式制定誤 差和利用熟練操作才實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)制定誤 差兩種方法。引用準(zhǔn)MIL－STD－414抽樣方案，對(duì)區(qū)化樣品的質(zhì)量監(jiān)控?cái)M定了實(shí)施方案；重比較的方法對(duì)圖幅進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)。 2100433B

互檢樣品是指同一地點(diǎn)采集的同一樣品，經(jīng)分樣后送交兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析以檢驗(yàn)其操作和分析質(zhì)量；現(xiàn)場(chǎng)加標(biāo)樣品是指在現(xiàn)場(chǎng)采集的樣品中加入某種化合物，通過(guò)回收實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)樣品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、前處理過(guò)程中被分析物的損失。2100433B

“強(qiáng)柱弱梁”作為我國(guó)抗震規(guī)范抗震措施中重要的一條，對(duì)于 9 度區(qū)及一級(jí)抗震等級(jí)，它要求節(jié)點(diǎn)處柱上、下端實(shí)際受彎承載力之和在地震作用效應(yīng)下應(yīng)大于梁端受彎承載力之和。但當(dāng)考慮現(xiàn)澆樓板內(nèi)板筋對(duì)框架梁抗彎能力的提高作用時(shí)，究竟需對(duì)柱端彎矩設(shè)計(jì)值增大多少，才能滿足“強(qiáng)柱弱梁”的要求，一直是設(shè)計(jì)界懸而未決的問(wèn)題。而其中怎樣考慮板筋作用以及考慮多少范圍內(nèi)的板筋則是這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。

中國(guó)規(guī)范現(xiàn)狀

我國(guó)新頒布實(shí)施的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010 -2002)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2001) 提高了“強(qiáng)柱弱梁”的彎矩增大系數(shù)，規(guī)定 9 度及一級(jí)框架結(jié)構(gòu)尚應(yīng)考慮框架梁的實(shí)際受彎承載力；并在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說(shuō)明中指出“彎矩增大系數(shù)考慮了一定的超配鋼筋和鋼筋超強(qiáng)”，但對(duì)框架梁翼緣現(xiàn)澆板內(nèi)與梁肋平行的鋼筋參與梁端負(fù)彎矩承載能力的問(wèn)題，新規(guī)范仍未作明確的規(guī)定，只是在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說(shuō)明中附帶指出，當(dāng)計(jì)算梁端抗震承載力時(shí)，若計(jì)入樓板內(nèi)的鋼筋，且材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值考慮一定的超強(qiáng)系數(shù)，則可以提高框架結(jié)構(gòu)“強(qiáng)柱弱梁”的程度。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，由于梁翼緣現(xiàn)澆板內(nèi)平行于梁肋的鋼筋參與形成梁端抗彎承載力，

在所試驗(yàn)的梁—柱組合體試件中，支座處的負(fù)屈服彎矩要比無(wú)翼緣矩形梁的負(fù)屈服彎矩提高 30%左右。如果把數(shù)值1.3作為板筋參與系數(shù)考慮到“強(qiáng)柱弱梁” 彎矩增大系數(shù)中去，就可以發(fā)現(xiàn)新規(guī)范的仍然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)然，由于板內(nèi)平行于框架的板筋相對(duì)數(shù)量差異較大，板筋對(duì)梁端負(fù)彎矩承載力的增大系數(shù)并非總是1.3，但唐山地震中整體現(xiàn)澆梁板框架的破壞大多發(fā)生在柱上，而沒(méi)有現(xiàn)澆樓板的空框架裂縫則都顯示在框架梁上的事實(shí)從一個(gè)側(cè)面證明了這一點(diǎn)。

國(guó)外規(guī)范對(duì)板筋參與梁端負(fù)彎矩受力的規(guī)定

鑒于中國(guó)規(guī)范對(duì)這方面的有關(guān)問(wèn)題仍未明確，因此，了解國(guó)外有關(guān)規(guī)范對(duì)此作出的規(guī)定，對(duì)我國(guó)設(shè)計(jì)界正確處理有關(guān)問(wèn)題是有益的。

在考慮板筋參與問(wèn)題上各國(guó)思路之間也有原則性差別。其中新西蘭規(guī)范明確規(guī)定，在進(jìn)行梁端截面抗負(fù)彎矩設(shè)計(jì)時(shí)，即確定設(shè)計(jì)所需的負(fù)彎矩鋼筋時(shí)，可以考慮板有效寬度范圍內(nèi)的與梁肋平行的上板面和下板面板筋作為負(fù)彎矩受拉鋼筋的組成部分。因此，按該規(guī)范算出的梁負(fù)彎矩筋就只是除去相應(yīng)板筋外所需要的受拉鋼筋。當(dāng)按實(shí)配確定梁端抗彎能力時(shí)，自然就必須把已考慮的板筋計(jì)入，而且在沒(méi)有人為增大配筋量的前提下，考慮板筋后的梁端抗負(fù)彎矩能力與作用負(fù)彎矩應(yīng)沒(méi)有大的差別。所以，按新西蘭的上述思路，板筋不屬于“超配”，自然在“強(qiáng)柱弱梁”的措施中也就可以不考慮板筋引起的“超配”問(wèn)題。

而美國(guó) ACI 規(guī)范，加拿大 CSA 規(guī)范以及歐共體 EC8 規(guī)范在作梁端抗負(fù)彎矩截面設(shè)計(jì)時(shí)與中國(guó)思路一樣，未要求考慮板筋，但與中國(guó)規(guī)范不同的是，中國(guó)規(guī)范是將設(shè)計(jì)所需的梁端負(fù)彎矩筋與無(wú)現(xiàn)澆板的框架梁一樣布置在梁肋頂部的寬度范圍內(nèi)，而這三本規(guī)范規(guī)定梁端計(jì)算出的負(fù)彎矩筋除了大部分應(yīng)放在肋寬范圍內(nèi)，少部分則可放在規(guī)范規(guī)定的一定板寬范圍內(nèi)。其中美國(guó)和加拿大規(guī)范認(rèn)為這樣做的目的是避免上部板筋過(guò)于擁擠和避免在臨近梁肋的板內(nèi)出現(xiàn)過(guò)寬的裂縫。因此，當(dāng)按實(shí)配確定梁端抗彎能力并考慮有效寬度內(nèi)與梁筋平行的鋼筋時(shí)，這部分鋼筋可能既有原設(shè)計(jì)所需的受拉鋼筋，又有額外的板筋，而只有額外的板筋才屬于“超配”部分。

國(guó)內(nèi)外研究成果分析

Pantazopoulou 等人曾建議了一種確定板的有效寬度的理論方法，該方法首先假設(shè)了在板截面中的非線性應(yīng)變分布函數(shù)，然后根據(jù)鋼筋性能、梁中最大應(yīng)變和板的最大寬度導(dǎo)出一個(gè)有效板寬的表達(dá)式，并給出了適用于中間節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)的不同模型。但美國(guó)的一些學(xué)者如 French 等人對(duì)Pantazopoulou 的模型分析后認(rèn)為，板對(duì)梁抗彎能力的貢獻(xiàn)取決于一系列變量，其中包括節(jié)點(diǎn)的類型(中間節(jié)點(diǎn)還是端節(jié)點(diǎn))、直交梁剛度，側(cè)向變形的水準(zhǔn)以及水平加載的特征(單軸還是雙軸)，當(dāng)前看來(lái)還沒(méi)有找到能適當(dāng)考慮所有有關(guān)變量的解析解。

美國(guó) M . R . Ehsani 等人于1982年曾做了 6 個(gè)帶直交梁和樓板(板厚 4 英寸)的足尺邊節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮梁的每側(cè)只有二根樓板縱向鋼筋參與梁的抗彎作用，但是實(shí)測(cè)表明，40 英寸寬的樓板內(nèi)所有板筋都達(dá)到屈服，導(dǎo)致梁的抗彎強(qiáng)度增大，結(jié)果造成塑性鉸在板面以上的柱端形成。因此他們建議在實(shí)際結(jié)構(gòu)中對(duì)于帶樓板和直交梁的節(jié)點(diǎn)，在計(jì)算梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮主梁每側(cè)至少各一倍梁寬范圍內(nèi)的樓板縱向鋼筋作用，即有效寬度為 3 倍梁寬。

1987 年同濟(jì)大學(xué)和中國(guó)建筑科學(xué)研究院與日本、新西蘭和美國(guó)進(jìn)行合作，作了 6 個(gè)足尺的雙向節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，其中有兩個(gè)是帶樓板(板厚100 mm，配有雙層雙向鋼筋φ10 @175 mm) 的雙軸受力節(jié)點(diǎn)。試驗(yàn)表明，樓板明顯提高了梁負(fù)彎矩抗彎能力，樓板的有效寬度隨位移延性加大而增大，當(dāng)μ_Δ=1 時(shí)，影響寬度達(dá) 740 mm，當(dāng) μ_Δ=3 時(shí)達(dá)1732 mm。

1994 年?yáng)|南大學(xué)蔣永生等人進(jìn)行了一個(gè)梁板整澆的和一個(gè)沒(méi)有板的框架中節(jié)點(diǎn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)表明，梁板整澆的框架節(jié)點(diǎn),在梁頂面受拉鋼筋屈服的同時(shí)，靠近梁的部分板內(nèi)上部鋼筋亦達(dá)到屈服；當(dāng) μ_Δ=3 時(shí)達(dá)最大承載力，此時(shí)梁側(cè) 6 倍板厚范圍內(nèi)板頂、底面的鋼筋均達(dá)到屈服。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果他們認(rèn)為對(duì)于梁板現(xiàn)澆的框架節(jié)點(diǎn)，當(dāng)梁端上部受拉時(shí)，應(yīng)考慮平行于框架梁且有足夠錨固長(zhǎng)度的板內(nèi)鋼筋參與工作，并認(rèn)為可近似取梁每側(cè)六倍板厚范圍作為板的有效寬度。

美國(guó)學(xué)者 French 等人收集和總結(jié)了各國(guó) 20 個(gè)梁-板-柱節(jié)點(diǎn)(13 個(gè)中節(jié)點(diǎn)、7 個(gè)端節(jié)點(diǎn))試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后認(rèn)為，如果將板的有效寬度取為 ACI 規(guī)范規(guī)定的有效寬度，則計(jì)算出的抗彎強(qiáng)度就將接近于實(shí)測(cè)的當(dāng)層間水平位移角為2%( 約相當(dāng)于位移延性系數(shù)為4) 時(shí)的抗彎強(qiáng)度；同時(shí) French 也指出，由于板的作用是極其復(fù)雜的，它與許多變量有關(guān)，而所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依然非常有限，因此對(duì)板有效寬度的確定仍然帶有很大的近似性。

應(yīng)該指出的是，板有效寬度是一種折算寬度，不是板的實(shí)際參與寬度，也不是板參與梁抗彎時(shí)所能達(dá)到的屈服寬度。圖 1 給出了一個(gè)典型的實(shí)測(cè)板筋的應(yīng)變分布圖，從圖中可以看出，無(wú)論是上部板筋還是下部板筋，都有較大寬度范圍內(nèi)的板筋參與工作，但只有很小寬度范圍的板筋達(dá)到屈服。板有效寬度實(shí)際上是將板所提供的有效抗彎能力折算成一定范圍內(nèi)板完全參與受彎(即考慮達(dá)到屈服)的一種折算寬度。

研究結(jié)論

（1）板有效寬度是一種計(jì)算折合寬度，不是板的實(shí)際參與寬度，也不是板參與梁抗彎時(shí)所能達(dá)到的屈服寬度。

（2）根據(jù)按中國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)的典型框架所能達(dá)到的最大層間位移角，可取梁每側(cè)六倍板厚范圍作為板的有效寬度。

（3）對(duì)框架端節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)直交邊梁的抗彎和抗扭剛度與縱梁相比不至于相差太多時(shí)，在端節(jié)點(diǎn)處仍然可以取梁每側(cè)六倍板厚作為板的有效寬度；但如果直交邊梁剛度偏弱，則板的有效寬度取值應(yīng)相應(yīng)減少。

（4）在考慮板筋參與梁端抗彎的同時(shí)，應(yīng)注意參與受力板筋的錨固問(wèn)題和板內(nèi)與梁垂直方向橫向鋼筋的設(shè)置問(wèn)題，以保證縱向板筋能有效的參與梁端抗彎。