[设计讨论] 钢梁-混凝土楼板利用SAP或者Midas计算的时候,如何考虑楼板的作用?一般有提高梁的惯性矩等方法(如两侧均有楼板取1.5I,一侧有楼板取1.2I),但实际中梁端部楼板开裂,是否不准呢?
关于钢梁上铺混凝土板,我的理解是:要看钢梁是否与楼板通过抗剪构件有效连接,如果有效连接(完全抗剪或部分抗剪设计),《钢结构规范》组合梁那章明确钢梁刚度要“分段”放大。否则不考虑钢梁刚度放大,按钢梁计算设计,构造抗剪构件(2011注册考试有一道类似的题目)。
对于纯混凝土结构,梁的刚度放大其实软件实现也有困难。完全按规范要求则不该整根梁刚度统一放大,而应根据弯矩范围“分段”放大。按照T型截面反算刚度放大系数,这仅是针对跨中受压区楼板才有“有效翼缘宽度”的概念,对支座处楼板受拉区,不考虑刚度放大,按矩形梁设计。支座可能受拉受压,不好操作。
这个本来就不是sap2k和midas的问题,而是设计方法的问题。严格来说负弯矩处不能按T形组合截面计算,跨中正弯矩处是可以的。这也就是为什么民建设计过程中通常不考虑组合作用。组合梁一般用在简支梁里面,比如某些人行过街天桥。听说市政设计部门一般也不考虑组合作用。
由于sap2k在很久之前就提供deck楼板单元,所以需要了解一下,是不是能够自动在负弯矩位置不考虑T形组合截面刚度?我估计程序不会考虑,因为不同工况和工况组合下,负弯矩区的范围是不一样的。程序顶多能近似考虑。这种近似考虑对于跨度均匀相等的情况是可以的,不均匀就会差距较远。
如果从设计角度考虑,按照组合梁设计时,两端一般是铰接设计,所以端部楼板开裂影响不大。
如果是框架梁,梁端在DECK板的状态下是不是考虑T型截面进行设计?SATWE可以人为指定组合梁,通常情况下框架梁不按组合梁考虑,简支梁可以考虑组合作用。
从构件设计的层面是要区分支座和跨中的不同,从结构整体层面要考虑楼面刚度贡献,真实方法就是在ETABS中采用插入点,同时考虑楼板开裂对楼板面外刚度进行折减,折减系数0.85。若基于弹性刚度也可不折减。中梁刚度放大系数不准。
以梁顶为插入点,能模拟梁板组合作用,并适当折减楼板面内刚度应该是合适的,同时保证板梁接触面可靠连接,这时钢梁会出现较大的轴向力,端部为压弯,跨中为拉弯。折减楼板面内刚度是因为组合梁刚度主要由楼板面内作用(轴力方向)提供
弹性计算时其实中梁采用1.5的提高系数已经适当考虑了刚度的折减,只要栓钉能可靠传递水平剪力,计算结构侧向刚度及内力分配时是可以考虑楼板刚度提高系数的,计算梁端截面应力时则不考虑楼板的作用,结果是偏安全的,但容易操作。弹塑性计算时则不建议考虑刚度增大。
楼板不可能处处都受压,所以具体设计的时候,精确设计有困难。
近似的同时要能判断近似产生的误差有多大。有些能近似,有些要尽量逼近。这也是概念设计的功力所在。需要长期积累。千万不能觉得这些都是模糊的就随意拍脑袋或者说啥都算不准。凡事有度,过犹不及。
我是觉得,刚度放大法考虑混凝土翼缘作用,本身确实就是一个近似方法。但在考虑结构刚度计算的时候,近似的内容本就很多。比如我们没有考虑钢筋对刚度的贡献,没有考虑混凝土开裂徐变的影响。隔墙对整体刚度的影响也仅是近似。结构设计整体就是一个模糊状态,很多因素都是近似的。不能过分强调精确计算
其实我们纯混凝土结构刚度计算的时候也执行了两套标准。在整体分析的时候,用的截面弹性刚度+刚度放大系数参与计算的;在进行构件挠度验算的时候,就用了一个考虑了相对多的多因素的长短期刚度。我觉得在楼板对钢梁刚度影响的考虑上,也类似如此。
大家讨论激烈,查了下规范,《高规2010》11.3.1对这个问题的建议:结构整体“弹性”分析计算构件内力时,宜考虑现浇混凝土板对钢梁的刚度贡献(尽管负弯矩处可能开裂),刚度可放大1.5~2.0倍,但应保证钢梁与混凝土板有可靠连接。构件承载力设计阶段一般按纯钢梁设计。
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