抗剪鋼板在轉(zhuǎn)換梁設(shè)計中的應(yīng)用 [該帖被瀏覽了154次 | 回復了0次
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，當跨高比l0/h≥2.5時，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，梁按受彎構(gòu)件設(shè)計。
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（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.因為建筑立面要求不允許在轉(zhuǎn)換梁支座處加腋，若能通過另一種方法加強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。如果提高梁砼標號，那要C60才達到要求。從施工角度看，高標號的砼施工質(zhì)量難以保證。用什么方法可以經(jīng)濟有效的解決這個問題呢？在轉(zhuǎn)換梁中引入抗剪鋼板可以解決這個問題。
讓我們先看一下抗剪鋼板的設(shè)計要點。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，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行設(shè)計：
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）
=（0.06x16.7x600x1700+0.8x300xx1700+0.58x315x8x2x700）
=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，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。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)計值減去0.2N（軸力）。
