[設計討論] 鋼梁-混凝土樓板利用SAP或者Midas計算的時候,如何考慮樓板的作用?一般有提高梁的慣性矩等方法(如兩側均有樓板取1.5I,一側有樓板取1.2I),但實際中梁端部樓板開裂,是否不準呢?
關于鋼梁上鋪混凝土板,我的理解是:要看鋼梁是否與樓板通過抗剪構件有效連接,如果有效連接(完全抗剪或部分抗剪設計),《鋼結構規范》組合梁那章明確鋼梁剛度要“分段”放大。否則不考慮鋼梁剛度放大,按鋼梁計算設計,構造抗剪構件(2011注冊考試有一道類似的題目)。
對于純混凝土結構,梁的剛度放大其實軟件實現也有困難。完全按規范要求則不該整根梁剛度統一放大,而應根據彎矩范圍“分段”放大。按照T型截面反算剛度放大系數,這僅是針對跨中受壓區樓板才有“有效翼緣寬度”的概念,對支座處樓板受拉區,不考慮剛度放大,按矩形梁設計。支座可能受拉受壓,不好操作。
這個本來就不是sap2k和midas的問題,而是設計方法的問題。嚴格來說負彎矩處不能按T形組合截面計算,跨中正彎矩處是可以的。這也就是為什么民建設計過程中通常不考慮組合作用。組合梁一般用在簡支梁里面,比如某些人行過街天橋。聽說市政設計部門一般也不考慮組合作用。
由于sap2k在很久之前就提供deck樓板單元,所以需要了解一下,是不是能夠自動在負彎矩位置不考慮T形組合截面剛度?我估計程序不會考慮,因為不同工況和工況組合下,負彎矩區的范圍是不一樣的。程序頂多能近似考慮。這種近似考慮對于跨度均勻相等的情況是可以的,不均勻就會差距較遠。
如果從設計角度考慮,按照組合梁設計時,兩端一般是鉸接設計,所以端部樓板開裂影響不大。
如果是框架梁,梁端在DECK板的狀態下是不是考慮T型截面進行設計?SATWE可以人為指定組合梁,通常情況下框架梁不按組合梁考慮,簡支梁可以考慮組合作用。
從構件設計的層面是要區分支座和跨中的不同,從結構整體層面要考慮樓面剛度貢獻,真實方法就是在ETABS中采用插入點,同時考慮樓板開裂對樓板面外剛度進行折減,折減系數0.85。若基于彈性剛度也可不折減。中梁剛度放大系數不準。
以梁頂為插入點,能模擬梁板組合作用,并適當折減樓板面內剛度應該是合適的,同時保證板梁接觸面可靠連接,這時鋼梁會出現較大的軸向力,端部為壓彎,跨中為拉彎。折減樓板面內剛度是因為組合梁剛度主要由樓板面內作用(軸力方向)提供
彈性計算時其實中梁采用1.5的提高系數已經適當考慮了剛度的折減,只要栓釘能可靠傳遞水平剪力,計算結構側向剛度及內力分配時是可以考慮樓板剛度提高系數的,計算梁端截面應力時則不考慮樓板的作用,結果是偏安全的,但容易操作。彈塑性計算時則不建議考慮剛度增大。
樓板不可能處處都受壓,所以具體設計的時候,精確設計有困難。
近似的同時要能判斷近似產生的誤差有多大。有些能近似,有些要盡量逼近。這也是概念設計的功力所在。需要長期積累。千萬不能覺得這些都是模糊的就隨意拍腦袋或者說啥都算不準。凡事有度,過猶不及。
我是覺得,剛度放大法考慮混凝土翼緣作用,本身確實就是一個近似方法。但在考慮結構剛度計算的時候,近似的內容本就很多。比如我們沒有考慮鋼筋對剛度的貢獻,沒有考慮混凝土開裂徐變的影響。隔墻對整體剛度的影響也僅是近似。結構設計整體就是一個模糊狀態,很多因素都是近似的。不能過分強調精確計算
其實我們純混凝土結構剛度計算的時候也執行了兩套標準。在整體分析的時候,用的截面彈性剛度+剛度放大系數參與計算的;在進行構件撓度驗算的時候,就用了一個考慮了相對多的多因素的長短期剛度。我覺得在樓板對鋼梁剛度影響的考慮上,也類似如此。
大家討論激烈,查了下規范,《高規2010》11.3.1對這個問題的建議:結構整體“彈性”分析計算構件內力時,宜考慮現澆混凝土板對鋼梁的剛度貢獻(盡管負彎矩處可能開裂),剛度可放大1.5~2.0倍,但應保證鋼梁與混凝土板有可靠連接。構件承載力設計階段一般按純鋼梁設計。
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