问题描述:
如下所示,ETABS 美标混凝土框架梁设计中的边梁“剪扭验算不通过”,但国标验算可以通过,这是为什么呢?
图1:框架结构边梁抗弯纵向钢筋配筋示意图(高亮部分为边梁剪扭不通过)
图2:美标混凝土梁的剪扭设计细节
解答:
《高规》JGJ3-2010 第 5.2.4 条规定,高层建筑结构楼面梁受扭计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时,可对梁的计算扭矩乘以折减系数予以折减。国产软件一般取梁扭矩的折减系数为 0.4。但是,该折减只是在设计阶段把扭矩直接乘以 0.4,只会影响设计结果,不会影响分析结果。
美标处理此类扭矩过大问题,首先需区分扭转类型:力的平衡扭转和变形协调扭转。其中,力的平衡扭转是指扭矩起到力的平衡作用,一旦扭矩失效,构件将无法保持平衡。比如,悬挑雨棚端部的扭转即属于力的平衡扭转,一旦端部抗扭失效,雨棚将无法维持力的平衡。
变形协调扭转指混凝土梁开裂后,抗扭刚度降低,混凝土梁和相连楼板发生协调变形,原来梁上的扭矩将转移为相连楼板的弯矩。
对于力的平衡扭转,美标规定不能折减梁的抗扭刚度。对于变形协调扭转,美标允许对框架梁的抗扭刚度进行折减,折减系数根据工程师个人习惯,一般可取 0.35,0.1,0.01 数值。
如图 3 所示,对于与楼板相连的框架梁,扭转常数折减为 0.01,即抗扭刚度折减为 0.01 倍。再次运行分析设计,则设计通过。
图3:框架梁截面属性修正
图4:框架结构边梁抗弯纵向钢筋配筋示意图(已折减抗扭刚度)