等同現(xiàn)澆的裝配式鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力可靠度分析

郭圣祈，汪夢甫

（湖南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410082）

引言

目前，我國規(guī)范JGJ 1－2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［1］中關(guān)于“等同現(xiàn)澆”的裝配式剪力墻的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件設(shè)計建議為“可按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 3－2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［2］有關(guān)規(guī)定進行結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計”及“裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計，并應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》［3］等的有關(guān)規(guī)定”，即建議對連接性能良好的的裝配式剪力墻采用等同現(xiàn)澆的方法進行設(shè)計。然而，雖然“等同現(xiàn)澆”的裝配式鋼筋混凝土剪力墻在一定程度上與現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻抗震性能相近，但兩者承載能力存在一定程度的偏差。我國GB 50068－2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［4］對砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)等不同類型構(gòu)件的承載能力可靠指標(biāo)進行了較系統(tǒng)的計算，但并未對采用規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式進行“等同現(xiàn)澆”的裝配式剪力墻抗彎承載力設(shè)計的可靠度進行論證，因此很有必要對其進行可靠度分析。

基于此，文中以等同現(xiàn)澆的裝配式鋼筋混凝土剪力墻為研究對象，收集并整理了國內(nèi)“等同現(xiàn)澆”裝配式鋼筋混凝土矩形截面剪力墻（以下簡稱“裝配式剪力墻”）試驗數(shù)據(jù)，并基于統(tǒng)計分析確定抗彎承載力計算模式的不定性統(tǒng)計參數(shù)，隨后充分考慮幾何參數(shù)、材料參數(shù)及計算模式不確定性情況下，以建立的功能函數(shù)對裝配式剪力墻采用規(guī)范［2－3］中抗彎承載力設(shè)計公式的可靠指標(biāo)進行計算，同時進行可靠指標(biāo)影響因素分析，并基于目標(biāo)可靠指標(biāo)對抗彎承載力設(shè)計公式提出相應(yīng)的修正建議。

1 規(guī)范中現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式

文中主要是對裝配式鋼筋混凝土矩形截面剪力墻采用規(guī)范［2－3］中抗彎承載力設(shè)計公式的可靠度分析，因此對規(guī)范［2－3］中抗彎承載力公式進行處理，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形截面剪力墻（以下簡稱“現(xiàn)澆剪力墻”）抗彎承載力F計算公式為：

式中，

式中：A′s、f′y分別為墻體受壓區(qū)的端部縱向鋼筋的截面面積和抗拉強度設(shè)計值；As、fy分別為墻體受拉區(qū)的端部縱向鋼筋的截面面積和抗拉強度設(shè)計值；ρw、fyw分別為墻體腹板縱向鋼筋的配筋率和鋼筋抗拉強度設(shè)計值；fc為混凝土軸向抗壓強度設(shè)計值；H為剪力墻的高度；b、h分別為剪力墻矩形截面的寬和高；h0為截面的有效高度，取h0=h－a′s，a′s為墻體截面受壓區(qū)端部鋼筋的合力點與受壓區(qū)外邊緣之間的距離；a1為受壓區(qū)混凝土矩形應(yīng)力圖的應(yīng)力與混凝土軸心抗壓強度的比值；βc混凝土強度影響系數(shù)；N為剪力墻軸向壓力；x為剪力墻底部截面等效受壓區(qū)高度；ξb為界限相對受壓區(qū)高度。

根據(jù)規(guī)范［3］，剪力墻軸向壓力N和界限相對受壓區(qū)高度ξb可以通過式（3）、式（4）獲得：

式中：n為剪力墻的軸壓比；Es為墻體端部縱向鋼筋彈性模量；εcu為混凝土極限壓應(yīng)變。

2 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

2.1 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

通過對國內(nèi)裝配式鋼筋混凝土剪力墻試驗數(shù)據(jù)進行收集和篩選，獲取了96片裝配式剪力墻試驗結(jié)果作為文中分析的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)來源見表1所示。文中所采用的試驗結(jié)果對應(yīng)剪力墻試件滿足如下條件：（1）剪力墻試件均為矩形截面，且均為低周往復(fù)加載；（2）所選擇的墻體不包含如鋼－混凝土復(fù)合墻體、帶暗支撐墻體、帶洞口等非傳統(tǒng)型剪力墻試件；（3）剪力墻試件為彎曲破壞或剪切效應(yīng)相對較弱的彎剪破壞形態(tài)；（4）試驗參數(shù)完整且試驗成功，能滿足分析需要的試件。

表1 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 1 Statistics of experimental data

為了能更好地檢測現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力公式對裝配式剪力墻的計算準(zhǔn)確度，將表1中所收集的符合篩選條件的96片進行如下方式分為3級6類處理：（1）第1級共1類，為全部96片墻體（記為Ⅰ類）；（2）第2級按照墻體剪跨比分2類，第1類為全部96片墻體中剪跨比≥2的墻體（記為Ⅱ類），第2類為全部96片墻體中剪跨比＜2的墻體（記為Ⅲ類）；（3）第3級按照裝配節(jié)點連接方式分3類，第1類為套筒連接（包含套筒漿錨連接、套筒擠壓連接等，記為Ⅳ類），第2類為搭接連接（包含預(yù)留孔洞漿錨搭接連接、約束漿錨搭接連接等，記為Ⅴ類），第3類為其它連接（包含螺栓連接、U型環(huán)扣連接等，記為Ⅵ類）。分級分類墻體數(shù)量見表2所示。

表2 分級分類墻體數(shù)量統(tǒng)計Table 2 Classified statistics of the number of walls

2.2 計算模式不確定性分析

裝配式剪力墻采用規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻的抗彎承載力設(shè)計公式的計算模式不確定性可用隨機變量KΩ來表示［4］，

式中：Ft為墻體抗彎承載力試驗值；F為將收集到的各試件墻體相關(guān)參數(shù)代入式（1）～式（4）獲得的墻體抗彎承載力計算值。需要說明的是，由于裝配式剪力墻存在裝配節(jié)點，而一般裝配節(jié)點處的縱向鋼筋配筋率會比預(yù)制部分的縱向鋼筋配筋率大，為了保證式（5）中F值采用現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力計算公式進行計算的合理性，在進行計算時，統(tǒng)一采用預(yù)制部分的縱向鋼筋配筋率進行計算。根據(jù)式（5）計算得到3級6類墻體抗彎承載力計算模式不確定性參數(shù)KΩ的統(tǒng)計參數(shù)見表3所示（統(tǒng)計分析中并無異常值出現(xiàn)）。

表3 計算模式不確定性參數(shù)KΩ的統(tǒng)計參數(shù)Table 3 Statistics of the calculation model uncertainty parameters KΩ

從整個數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析來看，裝配式剪力墻試件試驗值與規(guī)范抗彎承載力設(shè)計公式計算值之比為1.06，變異系數(shù)為0.109，這說明采用式（1）～式（4）進行的計算結(jié)果與試驗結(jié)果擬合較好，即裝配式剪力墻采用現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式具有較高的準(zhǔn)確性。通過對比Ⅱ、Ⅲ類墻體的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，式（1）～式（4）對剪跨比≥2的墻體墻體計算結(jié)果比剪跨比＜2的墻體計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。這主要是因為剪跨比＜2的墻體在低周往復(fù)加載過程中的體現(xiàn)出的剪切特性強于剪跨比≥2的墻體墻體，展現(xiàn)出更高的承載特性。通過對比Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類可以發(fā)現(xiàn)，式（1）～式（4）對采用套筒連接的墻體計算結(jié)果更加準(zhǔn)確，而對搭接連接的墻體計算結(jié)果稍微偏小。這主要是因為，采用套筒連接的墻體連接性能更加貼近現(xiàn)澆墻體，因此計算結(jié)果與現(xiàn)澆墻體計算結(jié)果更加接近；搭接連接墻體在連接部位的雙倍搭接鋼筋面積增強了墻體的抗彎承載能力，而在采用式（1）～式（4）計算時，并未考慮雙倍搭接鋼筋面積對抗彎承載力的影響，因此其計算結(jié)果稍微偏小導(dǎo)致墻體抗彎承載力計算模式不確定性參數(shù)KΩ的均值偏大。

3 可靠度分析

3.1 幾何參數(shù)的不確定性

鋼筋混凝土剪力墻的幾何參數(shù)不確定性是由各尺寸參數(shù)統(tǒng)計量的隨機性導(dǎo)致，選取文獻(xiàn)［33］中幾何參數(shù)不定性變量的統(tǒng)計參數(shù)均值kl和變異系數(shù)δl見表4所示。

表4 幾何尺寸統(tǒng)計參數(shù)Table 4 Statistical parameters of geometrical dimensions

3.2 材料參數(shù)的不確定性

材料參數(shù)的不確定性主要由材料本身品質(zhì)、環(huán)境條件及制作工藝等差異導(dǎo)致。根據(jù)規(guī)范［4］規(guī)定，混凝土抗壓強度及鋼筋抗拉強度是影響鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力的主要材料參數(shù)，兩者均服從正態(tài)分布。

混凝土材料的軸心抗壓強度不確定性若采用隨機性變量Y進行表示，則可表示為：

式中：fc.t為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土實際軸心抗壓強度值；fck為試件混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值；fc.l為試件混凝土實際軸心抗壓強度值。令f=fc.t/fc.l，則可求隨機性變量Y的平均值μY為：

式中：μ?為反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土抗壓性能與試件混凝土抗壓性能的差別系數(shù)的均值，按照規(guī)范取μ?=0.88；μfc.l為試件混凝土抗壓性能fc.l的均值；δf為混凝土軸心抗壓強度變異系數(shù)。根據(jù)我國規(guī)范［3］附錄選取混凝土軸心抗壓強度變異系數(shù)，并由式（7）求解混凝土材料的軸心抗壓強度不確定性變量的均值μY見表5所示。

表5 混凝土軸心抗壓強度統(tǒng)計參數(shù)Table 5 Statistical parameters of axial compressive strength of concrete

鋼筋的統(tǒng)計參數(shù)均值kS與變異系數(shù)δS按照文獻(xiàn)［33］取值，其統(tǒng)計參數(shù)見表6所示。

表6 鋼筋強度統(tǒng)計參數(shù)Table 6 Statistical parameters of reinforcement strength

3.3 抗力統(tǒng)計參數(shù)計算與概率分布模型

根據(jù)我國規(guī)范［4］，剪力墻的抗彎承載力F可通過下式獲得：

式中：fi、ai分別代表第i種材料的材料特性和幾何特性；RP為根據(jù)隨機變量fi、ai并采用式（1）～式（4）計算獲得剪力墻的抗彎承載力。剪力墻的抗彎承載力F統(tǒng)計參數(shù)的均值kF和變異系數(shù)δF可通過下式求解：

式中：Fd為按照式（1）～式（4）求解的剪力墻抗彎承載力設(shè)計值。

由于抗力是由多個隨機變量的乘積和形式構(gòu)成，故統(tǒng)計分析時一般近似認(rèn)為其服從對數(shù)正態(tài)分布［33］。

3.4 荷載統(tǒng)計參數(shù)與概率分布類型

根據(jù)GB50068－2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［4］，永久荷載、樓面活荷載（住宅、辦公）、風(fēng)荷載的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布類型見表7所示。

表7 荷載統(tǒng)計參數(shù)與概率分布類型Table 7 Statistical parameters and probability distribution types of loads

3.5 荷載效應(yīng)組合

高層建筑中剪力墻所涉及的荷載類型包含永久荷載、樓面活荷載（住宅、辦公）、風(fēng)荷載，而我國規(guī)范［4］在對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行可靠度指標(biāo)確定時所采用的3種荷載效應(yīng)組合并未考慮風(fēng)荷載與樓面活荷載同時出現(xiàn)的組合方式。因此，文中根據(jù)高層建筑中剪力墻的實際受力情況，在進行可靠度指標(biāo)確定時將依據(jù)GB50009－2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［34］與JGJ 3－2010《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》［2］中的荷載效應(yīng)基本組合進行。則剪力墻抗彎承載力極限狀態(tài)的荷載效應(yīng)基本組合表達(dá)式為：

式中：γG、γQ、γW分別為永久荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載的分項系數(shù)；ψQ、ψW分別為活荷載和風(fēng)載的組合值系數(shù)；SGk、SQk、SWk分別為永久荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。為方便后續(xù)計算，作如下處理：

故根據(jù)規(guī)范中荷載效應(yīng)基本組合與分項系數(shù)、組合值系數(shù)取值獲得的荷載效應(yīng)基本組合表達(dá)式見表8所示。

表8 荷載效應(yīng)基本組合表達(dá)式Table 8 Expressions for basic combinations of load effects

3.6 可靠指標(biāo)計算說明

在確定荷載效應(yīng)和抗力的統(tǒng)計參數(shù)后，可建立剪力墻抗彎承載力的功能函數(shù)表達(dá)式為：

式中：SG、SQ、SW分別對應(yīng)永久荷載、樓面活荷載、風(fēng)荷載的荷載效應(yīng)（等于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值與分項系數(shù)的乘積）。因此，其相應(yīng)的剪力墻抗彎承載力極限狀態(tài)方程為：

在確定上述各項之后，可進行式（1）～式（4）在進行裝配式剪力墻的抗彎承載力計算時可靠指標(biāo)計算。在計算時，將墻體截面受壓區(qū)端部鋼筋合力點與受壓區(qū)外邊緣之間的距離a′s、實際軸壓比n視為確定型變量，其他參數(shù)均視為隨機變量。將樓面活荷載按住宅和辦公樓分開計算，同時根據(jù)規(guī)范［2－3］構(gòu)造要求并結(jié)合文獻(xiàn)［33］的考量，混凝土強度等級取C30～C60，剪力墻鋼筋等級取HRB400（目前高層建筑中剪力墻鋼筋已基本采用HRB400級鋼筋），腹板縱向鋼筋配筋率ρw取0.25%～0.40%，邊緣構(gòu)件縱向鋼筋配筋率ρs取0.6%～2%，實際軸壓比n取0.05～0.30，ρ取0.1～2.0，w取0～40。下述計算如無特別說明，混凝土強度等級選取C30，ρw=0.25%，ρs=0.8%，n=0.1，ρ=0.5，w=10。

式（1）～式（4）在進行裝配式剪力墻的抗彎承載力計算時可靠指標(biāo)計算步驟如下：

（1）假定永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值SGk值，根據(jù)式（12）～式（13）計算出SQk、SWk；

（2）根據(jù)式（15）計算抗力R值；

（3）將式（9）～式（10）代入幾何參數(shù)不確定性統(tǒng)計參數(shù)、材料參數(shù)不確定性統(tǒng)計參數(shù)、計算模式不確定性統(tǒng)計參數(shù)計算R的統(tǒng)計參數(shù)；

（4）根據(jù)所求得的SGk、SQk、SWk、R及對應(yīng)的統(tǒng)計參數(shù)求解各變量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差；

（5）利用式（14）作功能函數(shù)，采用JC法求解可靠度指標(biāo)。

3.7 可靠指標(biāo)計算結(jié)果分析

按照3.6節(jié)中步驟和方法，計算不同軸向壓力、混凝土強度、腹板縱向鋼筋配筋率、邊緣構(gòu)件縱向鋼筋配筋率下裝配式剪力墻采用規(guī)范［2－3］中剪力墻的抗彎承載力公式進行設(shè)計的可靠度指標(biāo)，并與目標(biāo)可靠度指標(biāo)［β］進行對比分析。根據(jù)規(guī)范［4］選取安全等級為二級、破壞類型為脆性破壞對應(yīng)的目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.7作為標(biāo)準(zhǔn)來評估式（1）～式（4）在進行裝配式剪力墻的抗彎承載力設(shè)計時的可靠性。

（1）樓面活荷載與永久荷載效應(yīng)比ρ的影響

表9總結(jié)了住宅、辦公樓面活荷載與永久荷載效應(yīng)比ρ對應(yīng)的可靠指標(biāo)β計算結(jié)果。從表9可以看出，隨著ρ值的增加，住宅和辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)均呈現(xiàn)增大趨勢，且住宅、辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)隨著ρ從0.1增加到2.0過程中分別增加了5.33%、6.62%。而同等ρ值下，辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)基本都略大于住宅樓面活荷載的可靠指標(biāo)。此外，同樣可以發(fā)現(xiàn)，住宅和辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)均未達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)3.7的要求。

表9 ρ對可靠指標(biāo)的影響Table 9 The effect of ρ on reliability index

（2）風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比ω的影響

表10總結(jié)了住宅、辦公樓面活荷載下不同風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比ω對應(yīng)的可靠指標(biāo)β計算結(jié)果。從表10數(shù)據(jù)可知，隨著ω值的增加，住宅、辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)基本呈現(xiàn)減小趨勢，且住宅、辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)隨著ω從0增加到40過程中分別減小了20.07%、23.71%。同樣可以發(fā)現(xiàn)，同等ω值下，辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)基本也都略大于住宅樓面活荷載的可靠指標(biāo)。此外，除了ω為0、0.25、1時的住宅樓面活荷載及ω為0～1時的可靠指標(biāo)大于目標(biāo)可靠指標(biāo)外，其余均小于目標(biāo)可靠指標(biāo)，最終的可靠指標(biāo)均值也小于目標(biāo)可靠指標(biāo)。

表10 ω對可靠指標(biāo)的影響Table 10 The effect of ω on reliability index

（3）混凝土強度、實際軸壓比n的影響

分別計算住宅、辦公樓面活荷載下不同混凝土強度、實際軸壓比n對應(yīng)的可靠指標(biāo)β見表11所示。從數(shù)據(jù)可以看出，不同混凝土強度等級對可靠指標(biāo)影響非常小，且不同混凝土混凝土強度等級下的可靠指標(biāo)均未達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)要求。這也同樣說明，混凝土強度等級并非剪力墻抗彎承載力可靠指標(biāo)的主要控制因素。從不同實際軸壓比n對可靠指標(biāo)的影響分析可知，可靠指標(biāo)隨著n值不斷增大而增大。這主要是因為隨著剪力墻實際軸壓比（在一定范圍內(nèi)）增加，剪力墻的抗彎承載力不斷增大，即剪力墻抗力不斷增大，而可靠指標(biāo)計算的功能函數(shù)中荷載效應(yīng)值一直保持不變，因此導(dǎo)致可靠指標(biāo)隨著實際軸壓比n的增加而不斷增加。這也同樣說明一定范圍內(nèi)的軸壓比能夠增強剪力墻的抗側(cè)向能力的可靠指標(biāo)。最終，住宅、辦公樓面活荷載在不同混凝土強度、實際軸壓比n下的可靠指標(biāo)均未達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)3.7的要求。

表11 混凝土強度、實際軸壓比n對可靠指標(biāo)的影響Table 11 The effect of concrete strength，actual axial load ratio n on reliability index

（4）縱向鋼筋配筋率ρs、ρw的影響

分別計算住宅、辦公樓面活荷載下不同縱向鋼筋配筋率ρs、ρw對應(yīng)的可靠指標(biāo)β見表12所示。由表12數(shù)據(jù)分析可知，隨著縱向鋼筋配筋率ρs、ρw增大，住宅、辦公樓面活荷載的可靠指標(biāo)不斷降低。這是因為隨著縱向鋼筋配筋率ρs、ρw的增大，雖然抗力統(tǒng)計參數(shù)中的均值和變異系數(shù)均略有減小，但變異系數(shù)減小對可靠指標(biāo)的影響沒有均值減小對可靠指標(biāo)的影響大，這導(dǎo)致最終可靠指標(biāo)出現(xiàn)減小趨勢。總體而言，縱向鋼筋配筋率對可靠指標(biāo)影響幅度較小，而且住宅、辦公樓面活荷載在不同縱向鋼筋配筋率ρs、ρw下的可靠指標(biāo)均未達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)3.7的要求。

表12 縱向鋼筋配筋率ρs、ρw對可靠指標(biāo)的影響Table 12 The effect of longitudinal reinforcement ratio ρs，ρw on reliability index

4 基于可靠指標(biāo)的裝配式剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式修正

根據(jù)上文分析結(jié)果表明，采用規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式進行“等同現(xiàn)澆”的裝配式剪力墻抗彎承載力設(shè)計的可靠指標(biāo)在多數(shù)情況下難以達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)的要求。為達(dá)到目標(biāo)可靠指標(biāo)要求，需要將規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式進行修正后用于裝配式剪力墻的抗彎承載力設(shè)計。文中參照鋼筋混凝土軸心受壓構(gòu)件的承載力計算公式的表達(dá)形式，通過引入可靠度指標(biāo)調(diào)整系數(shù)方式以達(dá)到上述要求。修正后的抗彎承載力FR計算公式如下：

式中：φ為可靠指標(biāo)調(diào)整系數(shù)；F為按式（8）計算獲得的抗彎承載力。

由上文分析結(jié)果可知，混凝土強度、縱向鋼筋配筋率ρs與ρw對可靠指標(biāo)的影響幅度都不超過5%，而一定范圍內(nèi)的實際軸壓比n對可靠指標(biāo)有利，樓面活荷載與永久荷載效應(yīng)比ρ對可靠指標(biāo)有一定影響，風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比w對可靠指標(biāo)影響最大。因此，在對修正式（16）進行可靠指標(biāo)分析時，主要考慮在n=0.05情況下不同ρ、w對可靠指標(biāo)的影響，ρ取值0.1～2.0、w取值0～40，其他各項變量取值均參照第3.6節(jié)所述。式（16）中可靠指標(biāo)調(diào)整系數(shù)φ值等于公式修正前計算模式不定性變量的均值與通過JC法反算在給定可靠指標(biāo)目標(biāo)值下的式（16）中計算模式不定性變量的均值之比。

通過JC法反算并在給定可靠指標(biāo)目標(biāo)值［β］=3.7下，式（16）中計算模式不定性變量的均值為1.093，故φ的平均值為0.97。取可靠指標(biāo)調(diào)整系數(shù)φ=0.95，則修正后用于等同現(xiàn)澆連接的裝配式鋼筋混凝土剪力墻的抗彎承載力設(shè)計公式為：

式中：x值按照式（2）確定。

采用式（17）對n=0.05情況下不同ρ、w的可靠指標(biāo)計算，計算結(jié)果見表13所示。根據(jù)表13并聯(lián)合表9、表10對比結(jié)果可知，進行公式修正后可靠度指標(biāo)得到了明顯的增加。根據(jù)表13及圖1的數(shù)據(jù)分析可知，隨著ρ的增加，除w為0、0.25時可靠指標(biāo)在ρ≤1.0范圍內(nèi)基本呈現(xiàn)遞減趨勢，在其他情況下可靠指標(biāo)基本呈現(xiàn)遞增趨勢；隨著w的增加，可靠指標(biāo)在w≥1范圍內(nèi)基本呈現(xiàn)下降趨勢。此外，可以認(rèn)為在風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比w≥15后，可靠指標(biāo)基本不受樓面活荷載與永久荷載效應(yīng)比ρ的影響。值得說明的是，在w=1附近，可靠指標(biāo)存在明顯的拐點，這是由于荷載效應(yīng)組合形勢發(fā)生明顯變化導(dǎo)致的。從表13數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，采用修正公式進行裝配式剪力墻抗彎承載力計算的可靠指標(biāo)均值為3.782 8，滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.7要求。

圖1 風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比w對可靠指標(biāo)的影響Fig.1 The effect of wind load and permanent load effect ratio w on reliability index

表13 n=0.05情況下不同ρ、w的可靠指標(biāo)計算Table 13 Calculation of reliability index for different ρ，w under the case of n=0.05

5 結(jié)論

為了評估采用規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式進行“等同現(xiàn)澆”的裝配式剪力墻抗彎承載力設(shè)計的可靠性，文中通過收集國內(nèi)96片“等同現(xiàn)澆”的裝配式鋼筋混凝土矩形截面剪力墻試驗數(shù)據(jù)，對其可靠性進行可靠度分析，經(jīng)過分析論證得出以下結(jié)論：

（1）采用規(guī)范中現(xiàn)澆剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式進行“等同現(xiàn)澆”的裝配式剪力墻抗彎承載力設(shè)計的準(zhǔn)確性能夠得到很好地保證，而且公式對剪跨比≥2的墻體墻體計算結(jié)果比剪跨比＜2的墻體計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。另外，該公式對采用套筒連接的墻體連接的裝配式剪力墻計算結(jié)果更加貼近試驗值，說明套筒連接的墻體連接性能更加貼近現(xiàn)澆墻體；該公式由于并未考慮雙倍搭接鋼筋面積對抗彎承載力的影響，因此對采用搭接連接的墻體連接的裝配式剪力墻計算結(jié)果偏小。

（2）采用規(guī)范中現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力公式進行可靠度分析的結(jié)果表明，等同現(xiàn)澆連接的裝配式鋼筋混凝土剪力墻采用規(guī)范中現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻的抗彎承載力公式進行抗彎承載力計算的可靠指標(biāo)不滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.7的要求。且分析結(jié)果表明，混凝土強度、縱向鋼筋配筋率ρs與ρw對可靠指標(biāo)的影響幅度均不大，而一定范圍內(nèi)的實際軸壓比n對可靠指標(biāo)有利，樓面活荷載與永久荷載效應(yīng)比ρ對可靠指標(biāo)有一定影響，風(fēng)荷載與永久荷載效應(yīng)比w對可靠指標(biāo)影響最大。

（3）通過對規(guī)范中現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力設(shè)計公式乘以0.95的可靠指標(biāo)調(diào)整系數(shù)，獲得可用于等同現(xiàn)澆連接的裝配式鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力設(shè)計的修正公式，并對其進行可靠性檢驗，檢驗結(jié)果表明修正公式計算結(jié)果滿足目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.7的要求。文中所提修正公式可為規(guī)范修訂提供參考。

（4）文中在進行“等同現(xiàn)澆”的裝配式鋼筋混凝土剪力墻抗彎承載力公式可靠性分析時，荷載效應(yīng)組合并未考慮地震作用，關(guān)于該公式的抗震可靠度分析仍有待進一步研究。