关于协调扭转(compatibility torsion)问题的讨论帖子在这个论坛里面已经成了月经贴,大家对这个问题似乎没有达成统一的看法,其实《混凝土规范》关于扭转的条文说明已经把这个问题解释了一下,一位叫碎冰的网友也曾经在帖子里面贴出来过。可能是条文说明的解释太简要的缘故,还是有人多网友疑惑这个问题。于是我自己也找了些资料,虽然非常有限,但是足以把这个问题解释清楚了。 本人主要藏考一些口碑比较好的教材:1.《Reinforced Concrete Structures》by R Park 2.《Rinforced Concrete--Mechanics and Design》(4e) by J.G.MacGregor 3.《Design of Concrete structures》(12e) by A.H.Nilson
本人主要藏考一些口碑比较好的教材:1.《Reinforced Concrete Structures》by R Park 2.《Rinforced Concrete--Mechanics and Design》(4e) by J.G.MacGregor 3.《Design of Concrete structures》(12e) by A.H.Nilson
以一般的边梁抗扭为例,就本人对这个问题的理解,大家主要有以下几个错误的认识:
1.认为次梁搭在主梁上计算时应该点铰接,原因是次梁支座截面会形成塑性铰。(做法一般情况下是对的,但是原理彻底理解错误)
2.认为在任何情况下主次梁交接处绝对不能点铰接,应该按照主梁输入次梁,然后程序算出多少配筋就配多少。(完全理解错误.....唉........建议好好回去看看教科书)
下面我稍微解释一下(不是我的观点,是参考书1、2、3的观点):
1.配有适量抗扭钢筋的梁若受到扭矩作用,在混凝土开裂前和开裂后由于受力的机理不同,刚度有显著的变化!开裂前刚度相对很大,开裂后刚度锐减,出现一段屈服平台(参考书2图7.12,参考书3图7.6)。
2.这意味着一般情况下,主梁一旦受扭开裂,它对于次梁的约束就相当与一个铰支座加上一个固定的弯矩反力。这个弯矩反力的大小可以近似为就是主梁受扭开裂的时候次梁作用在主梁上的扭矩,也就是次梁的支座弯矩。
3.主梁的这个开裂弯矩相对来说很小,并且与配置抗扭钢筋的多少关系不大,而是主梁截面尺寸和混凝土强度决定的!美国ACI规范给出了具体式子,一根200X400截面的C25主梁,开裂扭矩约为4.5kNm,如果一根次梁搭在这根主梁中间,那么次梁的支座负弯矩只有9kNm,很小,考虑到次梁顶端构造钢筋的存在,一般可以忽略这个反力,把主梁看成是扭转刚度为0的构建设计,只要给主梁配适当的构造抗扭钢筋(控制正常使用阶段的裂缝)就可以了。
4.显然,如果将次梁按照主梁输入,按照线弹性分析算出的次梁跨中内力没有考虑主梁扭转开裂后的内力重分布,是不安全的。实际上一般情况下主梁总是受扭开裂的(主梁的开裂扭矩很小),主梁扭转刚度为零的设计方法完全适用 ,但必须给主梁按 开裂扭矩=极限扭矩 的原则配置一些受扭钢筋,前面说过了,这个是为了保证主梁的扭转延性和控制正常使用下的裂缝宽度。
5.有一些特殊的情况,比如主梁截面很大,次梁传来的内力不足以使得主梁受扭开裂,那么就必须按照主梁输入次梁,让后按照程序算出的内力给次梁配筋。
总结:
显然,一味的追求线弹性分析下边梁的扭矩(次梁传来也好,板传来也好)是没有太大意义的。本人也曾经一度幼稚的认为一根次梁搭在两根主梁上,与一根梁搭在两根柱子上,分析起来没有区别~~~~~考虑主梁扭转开列后主梁与次梁的内力重分布才是关键问题!
最后,上传一个例子,是参考书2上的一个例子,希望对大家有帮助。