抗剪鋼板在轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
更新時(shí)間：2009-10-19 15:27:29
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我們先看一下規(guī)范中斜截面受剪承載力相關(guān)的公式（按梁托剪力墻為例）：
考慮地震作用組合的框架梁，當(dāng)跨高比l0/h≥2.5時(shí)，其受剪截面應(yīng)符合下列條件：
Vb≤(0.15βcfcbh0) (1) （高規(guī)10.2.9）
斜截面受剪承載力應(yīng)符合下列公式計(jì)算：
Vb≤(0.42ftbh0+1.25fyvh0) (2) （砼規(guī)11.3.4）
某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，二十六層，總高77.30米，七度二級抗震，在二層轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換梁砼強(qiáng)度等級為C35，其中一道轉(zhuǎn)換梁跨度為7.5米，梁上托不滿跨布置的剪力墻，梁截面用600mmx1800mm試算得出轉(zhuǎn)換梁的彎矩和剪力包絡(luò)圖。其中Mmax=8012kN,Qmax=4511kN，Nmax=9KN,軸力很小，可忽略不計(jì)，梁按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。
則用剪力反算轉(zhuǎn)換梁截面bh0≥= 1530678mm2,即轉(zhuǎn)換梁截面需要950mmx1800mm方可滿足抗剪要求。600mmx1800mm的梁截面受剪截面承載力最高可達(dá)(0.15x600x1700x16.7x10-3)= 3006kN按Φ12@100(6)配箍,則:
x(0.42x1.57x600x1700+)x10-3=5876kN>3006kN) ，而從剪力包絡(luò)圖可以看出不滿足要求的只有一段大概有兩米長的梁段剪力超過3006kN。因?yàn)榻ㄖ⒚嬉蟛辉试S在轉(zhuǎn)換梁支座處加腋，若能通過另一種方法加強(qiáng)這一小段梁的受剪承載力，就可以避免把整段梁截面加到950mmx1800mm的局面。而且轉(zhuǎn)換梁的兩端支座處的彎矩都不大，加大梁截面，梁砼量增加不說，根據(jù)高規(guī)10.2.8強(qiáng)制性條文中0.4％配筋率要求，加大截面無疑是增加鋼筋；截面增大，梁的箍筋也相應(yīng)增加。如果提高梁砼標(biāo)號，那要C60才達(dá)到要求。從施工角度看，高標(biāo)號的砼施工質(zhì)量難以保證。用什么方法可以經(jīng)濟(jì)有效的解決這個(gè)問題呢？在轉(zhuǎn)換梁中引入抗剪鋼板可以解決這個(gè)問題。
讓我們先看一下抗剪鋼板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。根據(jù)《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ138-2001》5.1.4條和5.1.5條規(guī)定如下：
考慮地震作用組合的型鋼混凝土框架梁，其受剪截面應(yīng)符合下列條件：
Vb≤(0.36βcfcbh0) (3)
≥0.10 (4)
斜截面受剪承載力應(yīng)符合下列公式計(jì)算：
Vb≤(0.06fcbh0+0.8fyvh0+0.58 fatwhw) (5)
從公式(5)可得出，型鋼混凝土梁的抗剪能力主要由三部分組成：砼抗剪能力、箍筋抗剪能力、型鋼梁腹板抗剪能力，其中后者占絕對主導(dǎo)地位；又由于不考慮型鋼梁翼緣的抗剪能力，故我們可以僅引入型鋼的腹板以承受剪力，即抗剪鋼板。比較公式(1)與(3)、(4)可知，同等截面，同等砼標(biāo)號情況下，加入抗剪鋼板的梁的受剪截面承載力最高可提高＝2.4倍。比較公式(2)與(5)可知，砼提供的受剪承載力提高了＝1.43倍，箍筋提供的受剪承載力折減到＝0.64倍，抗剪鋼板提供的受剪承載力至少有梁受剪截面承載力(Vb≤(0.36βcfcbh0))的0.1x=0.161倍的剪力，此數(shù)值是比較大的。綜合以上各點(diǎn)，在轉(zhuǎn)換梁中加入抗剪鋼板可以使轉(zhuǎn)換梁的受剪截面承載力會有較大的提高。
下面我們對轉(zhuǎn)換梁加入的抗剪鋼板進(jìn)行設(shè)計(jì)：
Vb≤(0.36βcfcbh0)＝x(0.36x1.0x16.7x600x1700)x10-3=7214kN
加入抗剪鋼板的規(guī)格為兩塊8厚Q345，高為700mm的鋼板，受剪截面承載力為：
＝=0.207≥0.10
Vb≤(0.06fcbh0+0.8fyvh0+0.58 fatwhw)
=6864kN≥4511kN 滿足要求
抗剪鋼板的長度由剪力包絡(luò)圖決定，抗剪鋼板宜伸過剪力不足的截面范圍300mm左右。同時(shí)，為了保證抗剪鋼板與梁的混凝土之間的有效粘結(jié)，在抗剪鋼板上設(shè)置了M16@200x200的銷釘，起抗剪鍵的作用。
以上討論的框支梁，由于梁上剪力墻不滿跨布置，經(jīng)有限元分析，梁內(nèi)軸力接近于0，故方可按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)。對于傳統(tǒng)的剪力墻滿跨布置（或接近滿跨布置）的框支梁，存在較大的軸力，屬典型的偏拉構(gòu)件，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于7.5.14條的條文解釋，應(yīng)該考慮軸力對截面抗剪能力有削弱的不利影響，尚應(yīng)將本文公式(5)所算出的受剪承載力設(shè)計(jì)值減去0.2N(軸力)。
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