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砌体抗剪强度,抗规这条有误?

来源:土木吧

作者:nvslch

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最近在做一个砌体构件的抗震计算,过程中用到普通砖的“砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数ζN”,对应的规范条文是砌规10.2.1条和抗规7.2.6条。这个系数根据σ0/fv对应查表,规范给出了七组特定值对应的ζN值,但注释里不像其它条文那样可以“中间值可内插计算”,还好抗规的条文说明给出了相应的函数公式:
在数据计算的过程中发现了一个有趣的现象,下面写出来同仁们探讨,下图来自抗规7.2.6条及条文说明(以下内容均采用抗规数据)。
7.2.6 各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值,应按下式确定:
fvE=ξNfv    [7.2.6]
式中 fvE——砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值;    fv——非抗震设计的砌体抗剪强度设计值;    ζN——砌体抗震抗剪强度的正应力影响系数,应按表 7.2.6 采用。
7.2.6 砌体材料抗震强度设计值的计算,继续保持89规范的规定:地震作用下砌体材料的强度指标,因不同于静力,宜单独给出。其中砖砌体强度是按震害调查资料综合估算并参照部分试验给出的,砌块砌体强度则依据试验。为了方便,当前仍继续沿用静力指标。但是,强度设计值和标准值的关系则是针对抗震设计的特点按《统一标准》可靠度分析得到的,并采用调整静强度设计值的形式。关于砌体结构抗剪承载力的计算,有两种半理论半经验的方法——主拉和剪摩。在砂浆等级>M2.5且在1<σ0/fv≤4时,两种方法结果相近。本规范采用正应力影响系数的形式,将两种方法用同样的表达方式给出。对砖砌体,此系数与89规范相同,继续沿用78规范的方法,采用在震害统计基础上的主拉公式得到,以保持规范的延续性:
对于混凝土小砌块砌体,其fv较低,σ0/fv相对较大,两种方法差异也大,震害经验又较少,根据试验资料,正应力影响系数由剪摩公式得到:
本次修订,根据砌体规范fv取值的变化,对表内数据作了调整,使fvE与σ0的函数关系基本不变。根据有关试验资料,当σ0/fv≥16时,小砌块砌体的正应力影响系数如仍按剪摩公式线性增加,则其值偏高,偏于不安全。因此当σ0/fv大于16时,小砌块砌体的正应力影响系数都按σ0/fv=16时取3.92。
公式(5)是普通砖的函数公式,(6)、(7)是小砌块的函数公式。
根据规范公式,代入整数后对比抗规7.2.6表,发现普通砖的公式计算结果与表格数值不对应,小砌块的则完全一致。对比结果见下表:
一般情况下,公式都是实验数据经拟合后得出的曲线函数,很少有偏差的情况,即使有,也仅仅是个别数据离散,但这个公式计算结果和表格数值的对比后,离散率却比较惊人。以偏离曲线1%以上计入下,离散率达到了100%,且均为正向偏离。按偏离幅度2.5%记取,三组离散,离散率也达到了57.1%,即五成正向偏离。再看小砌块的表中数值则和公式计算值完全吻合,那么是什么原因造成7.2.6表中普通砖的数值偏离曲线五成以上呢?
通过查找资料,找到两版规范组成员编写的宣贯教材,分别为根据GB50011-2011编写的《建筑抗震设计规范理解与应用(第二版)》、根据GB50011-2001编写《建筑抗震设计规范理解与应用》。
下面列出2001版规范的表格数值与公式计算结果的对比表格。
轻易看出,普通砖共七组数据,仅一组数据偏离;小砌块共给出六组数据,仅一组偏离。2001版规范表格数值与公式结果符合程度较高。
通过对比可探两版规范的差异:普通砖,2001规范中计算公式与2011版相同,表格数值不同。小砌块,两版规范公式不同,表格数值也不同。《理解与应用》第二版中P207给出了几乎与2011版抗规7.2.6一致的表格,只是后两个带入参数分别为写为15、20,系数值则与7.2.6表一致,这里应是手误。
再分别带入同一公式特殊数值,公式法计算值和两版规范查表数值对比,见下表:
σ0/fV取值3.02011版规范表格数值为1.25,2001版表格数值为1.28,σ0/fV=2.95时,公式法计算得出ζN=1.271,结果小于且接近2001版规范表中数值1.28,大于2011版规范表中数值1.25。根据表格数值规律和公式单调性均可判断ζN必为增量函数,当σ0/fV取值2.95<3.0时,表格ζN数值应大于1.271,故得出结论,2011版规范表格有误或计算公式有误。
总结以上可得出,2011版规范改进了小砌块的函数公式,得出的表格数值完全一致。2001版规范则在普通砖的公式和表格数值基本一致;2011版规范公式法对比表格数值离散性较大,且均为向上偏离型,失真程度较大。
规范中的数据、条文都是根据实验和实践总结得来,统计、整理数据的过程中,可能在各种因素地影响下,数据会出现偏差,这是可能的。在具体的工程实践过程中,工程师要善于发现和归纳使用规范条文中的发现各种问题,勇于发声、提问,积极的参与到规范的完善当中。相信在新版规范的编制中,编者们的会逐步消灭类似不协调的问题,使其更便于工程技术人员掌握使用,促进工程建设事业的进步。

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