前言：结构设计中避不开大跨度钢连廊设计。建筑结构中常用的钢结构连廊通常有两种形式，简支钢梁¹与跨层钢桁架²，现结合某医院项目谈跨度为15m与24m的两种结构形式的钢结构连廊在3D3S与YJK中的分析与设计。其中对于简支钢梁¹形式的钢连廊进行3D3S中有无壳元板作用的对比分析，阐述3D3S空间钢结构设计软件中板对钢梁影响作用机理。同时与YJK软件中钢连廊考虑组合效应的钢与混凝土组合简支梁进行结果的比较。对跨层桁架²进行计算长度系数与典型杆件内力特征等进行讨论。

关键词：简支钢梁、钢与混凝土组合梁、压型钢板

一、15m跨简支钢梁

（一）3D3S建入壳元板会导致梁内力（跨中弯矩）减小。有限元分析中板的面外刚度让部分荷载直接导向支座，在相同荷载条件下，梁的应力比，尤其是受弯强度应力比大幅减小。

     

建入壳元板模型（相同荷载下跨中弯矩550kN?m）

  

无板模型（相同荷载下跨中弯矩1100kN?m）

对于截面承载力，3D3S考虑板（壳元）作用的方式是按照有限元内力分配时对梁内力进行折减，不是而且也不能考虑钢与混凝土组合楼板的相关作用。

（二）3D3S壳元板对梁刚度放大按照有限元真实考虑板面外刚度，刚度放大系数无法查看。

若定义不考虑面外刚度的“隔板”，软件按照《砼规》第 5.2.4 条规定，计算框架梁的有效翼缘宽度，并根据T形截面与矩形截面的惯性矩之比，得到框架梁的中梁刚度放大系数，并对钢梁进行刚度放大。并非按照《高钢规》6.1.3条款规定的混凝土楼板对钢梁惯性矩刚度放大系数（1.5与1.2）考虑。

无论建立哪种板，只要不是仅导荷板，在3D3S软件中不同板按照不同方式对梁刚度放大，使挠度减小。

   

考虑混凝土板刚度贡献后挠度不超限

总结：对梁刚度来说，3D3S空间钢结构设计软件不能按照《组合结构设计规范》12.1.2考虑钢与混凝土组合作用下钢梁抗弯惯性矩的放大，而是通过有限元板面外刚度（类似于YJK弹性板6）或是刚度放大系数（同YJK刚性板）对梁刚度放大。

对梁截面承载力来说，软件并不能考虑钢与混凝土组合梁截面承载力。一定程度上可以理解为通过板面外刚度分配导荷的方式将梁内力减小进而考虑板的效应。其实质与组合结构组合梁截面承载力放大有所区别。

   （三）YJK软件可考虑混凝土板与钢梁的组合效应。相同荷载条件下，与3D3S中考虑相同厚度混凝土壳元板后跨中挠度计算结果很接近。

YJK可查看按照《组合结构设计规范》考虑组合梁的翼缘板有效宽度和厚度

 

    

两种软件按照不同方式考虑板刚度贡献下梁的挠度几乎一致

YJK软件不考虑组合楼板效应时，与不考虑板刚度作用的3D3S模型的跨中计算挠度值也很接近。

   

两种软件不考虑板刚度贡献下梁的挠度几乎一致

 总结：3D3S虽然未按照规范考虑组合楼板作用，但是有限元计算结果与YJK按照规范放大钢梁抗弯惯性矩结果非常一致。根据工程经验，3D3S软件考虑壳元板建模的钢连廊设计应当是可行的。

若需要精确考虑（纠结）板与钢梁组合效应的问题，实际设计中可以拿YJK软件进行挠度结果对比分析。YJK建模输入压型钢板后尚可对压型钢板本身进行配筋计算，以及按照《组合楼板设计与施工规范》(CECS 273：2010)对压型钢板进行施工阶段承载力及挠度、正常使用挠度、自振频率等进行验算，详第四节。

YJK软件可考虑压型钢板组合楼板与钢梁组合效应下的承载力，笔者认为在未考虑组合效应时，若钢梁应力计算值比较大时，可考虑组合作用得到组合梁受弯承载力与弯矩设计值比值进行辅助参考，以达到优化杆件截面的目的。

 （四）YJK压型钢板验算

（1）施工阶段验算

 

（2）使用阶段验算

 

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知识点：简支钢梁