1、验算梁、柱间的刚性连接时,按常用的设计方法,梁腹板与柱连接处梁端剪力应如何确定?
回答:
如下图梁柱连接节点为例:
根据《第四版钢结构节点设计手册》中的相关公式,腹板连接验算所需螺栓数应为下述三个公式计算得出的较大值,即剪力应为三个公式中分子的较大值。
采用常用设计方法时,均假定梁端弯矩完全由梁翼缘承担,剪力完全由梁腹板承担。核定腹板所需螺栓数时,除按梁端剪力计算外,还应按腹板净截面积抗剪承载力设计值的1/2或梁左右端弯矩之和除以梁净跨长得到的剪力确定。
以PKPM三维钢框架模块为例,检查下图左侧节点,查看该节点详细计算表。
计算书内容与节点设计手册的重点完全一致:
(1)第一梁端设计剪力为80组合,V=98.16KN。结合SATWE的工况,80组合表示:
13.DL+0.65LL3-1.4EXP=1.3*(-34.42)+0.65*(-8.48)-1.4*57.59=-130.88KN
由于该组合包含了地震条件EXP,考虑承载力抗震调整系数0.75后的最终剪力为130.88*0.75=98.163KN钢结构计算软件,与计算书数值一致。
(2)第二项以净截面系数0.85近似计算腹板净截面面积,然后计算剪力,此处不予验证。值得注意的是,本例所选用的构件截面面积较大,导致腹板净截面面积的抗剪承载力设计值较大,为设计值的1/2。如果设计人员仅按第一项计算腹板螺栓配置,会造成螺栓配置过小。
(3)接下来我们验证第三项,初步确定梁两端同方向弯矩绝对值之和的最大值。在包括地震工况EXP在内的6种组合中,对梁两端荷载数据进行统计分析如下:
从表中可以看出,当组合号为76时,梁两端同方向弯矩绝对值之和最大,与计算书上的数值一致。另外,看梁左右两端节点的计算书,验证第三项时取相同值。
2、PKPM三维钢框架模块中,节点设计参数中的“螺栓拼接腹板承受的弯矩传递效率系数”起什么作用?
回答:
对于梁接头节点,翼缘和腹板均采用螺栓固定,如下图所示。
采用精确设计方法时,弯矩按惯性矩分配后,腹板所承受的弯矩应乘以一个折减系数(一般取0.4),才能得到腹板最终分担的弯矩。其原因是在弹性设计阶段,翼缘拼接板长,腹板拼接板短,翼缘刚度增加较多,腹板刚度增加较少,弯矩有从腹板传递到翼缘的趋势,即拼接板使弯矩在翼缘和腹板之间重新分配。请参见高钢规范第8.5.2条及其条款解释。
PKPM软件实现了此条款,对于拼接节点,软件默认采用等强度设计,目的在于保证构件强度、刚度和延性的连续性。计算过程是先按截面等强度原则计算总的弯曲承载力,再按惯性矩比和分配系数0.4计算腹板所承受的弯矩,翼缘所承受的弯矩等于总弯矩减去腹板所承受的弯矩。
3、PKPM 3D钢架模块中,钢结构施工图中梁柱连接参数中,勾选“抗锚板弯沉设置”和不勾选有什么区别?执行的是哪个规范?
回答:
本文考虑钢梁与混凝土柱通过预埋件连接,如下图所示:
根据混凝土结构设计规范第9.7.2条规定,计算锚杆时,当采取措施防止锚板弯曲变形时,锚板弯曲变形折减系数ab等于1.0,否则应按公式9.7.2-6计算确定。程序根据此项是否勾选来控制系数ab的数值是直接等于1还是计算确定。
4、PKPM三维钢架模块中,钢结构施工图梁柱连接参数中极限承载力连接系数具体是多少?依据哪个规范?为什么有1-翼缘与腹板分别取值、0-最小值两种取值方式?
回答:
极限承载力连接系数是指《抗震规范》表8.2.8中钢结构抗震设计连接系数,当一般设计方法中选择“按高钢规范”时,该系数取自《高钢规范》表8.1.3钢结构计算软件,在验算极限承载力时用到该系数。表8.2.8中的连接系数与钢材等级及连接方式有关,在程序中可以选择分别按翼缘和腹板取值。考虑到梁柱连接可能为全焊接连接、螺栓焊接连接或全螺栓连接,若为全焊接或全螺栓连接,翼缘和腹板的连接系数值相同,若为螺栓焊接连接,翼缘和腹板可按实际连接方式取值; “0—最小值”是认为连接极限承载力校核不易通过,可选取两者中的最小值,使得校核较容易通过。
供稿人:王建新、曹强,审校:谢毅