【摘要】建筑結(jié)構(gòu)安全關(guān)乎生命財產(chǎn)安危，實(shí)際工程中，框架柱很容易受到彎矩調(diào)幅的影響，但在設(shè)計階段其影響卻未得到重視。本文以案例的形式說明其不利影響的方式及程度。

【關(guān)鍵詞】彎矩調(diào)幅法；塑性內(nèi)力重分布

一 關(guān)于彎矩調(diào)幅法

彎矩調(diào)幅法是在所計算的梁端負(fù)彎矩上乘以調(diào)幅系數(shù)（系數(shù)一般為0.8～1.0）。進(jìn)行調(diào)幅的原因是：框架結(jié)構(gòu)計算時采用的是彈性分析法，而工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)了按彈性計算的承載力要小于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力；實(shí)際工程中的框架節(jié)點(diǎn)不存在理想的剛接，減小梁端負(fù)彎矩鋼筋，可節(jié)省材料且便于施工；有意識的使較多的截面在結(jié)構(gòu)破壞時同時達(dá)到極限承載力，從而充分的發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛力。彎矩調(diào)幅法屬于塑性分析法，在極限承載力作用下框架梁中的內(nèi)力會進(jìn)行重分配，調(diào)整梁端負(fù)彎矩與跨中彎矩的比值，使設(shè)計趨于合理。但這種塑性內(nèi)力重分配對于框架柱的影響卻往往被忽略掉了。以一榀框架為例，在豎向荷載作用下調(diào)幅后，從平衡角度出發(fā)節(jié)點(diǎn)處上下柱端彎矩同時減小，變相的增強(qiáng)了框架柱的承載力。但是當(dāng)考慮地震或風(fēng)等水平荷載作用時情況會變化，水平荷載F作用于框架結(jié)構(gòu)，當(dāng)F達(dá)到承載力極限時及F=F1時，梁端即會出現(xiàn)塑性鉸，若此時F繼續(xù)增大則內(nèi)力分配比例會失衡。假設(shè)塑性鉸在梁端受F1水平荷載出現(xiàn)時，那么剛節(jié)點(diǎn)框架可能如圖1所示△F=F-F1。因?yàn)榭蚣苤芰杭s束較小，則其柱上彎矩值結(jié)果要大于按框架計算的彎矩。

二 柱在彎矩調(diào)幅下內(nèi)力重分布的近似計算

在彈性分析法為主導(dǎo)的設(shè)計階段，如果負(fù)彎矩出現(xiàn)的時間不同，那么塑性鉸也就不會同時發(fā)生于框架兩端?？蚣苤?，由下往上的水平荷載相同，調(diào)幅系數(shù)的加入也無區(qū)別，為此塑性鉸通常產(chǎn)生于一端，并且是在框架梁相同方向上出現(xiàn)塑性鉸。分析得，將荷載△F與梁某段的塑性鉸相加，根據(jù)柱與梁一端的剛接另一端鉸接，可做近似計算。如圖2所示為“半框架結(jié)構(gòu)”。

水平荷載值F減去出現(xiàn)塑性鉸時的水平荷載，即為△F?；诜治?，先加豎向荷載，再加水平荷載，對柱子較為不利。假設(shè)在塑性鉸出現(xiàn)時，根據(jù)框架分析出現(xiàn)的水平荷載引起的彎矩是My，根據(jù)框架分析出現(xiàn)的水平總荷載的彎矩是Mh，那么：

上述公式中，塑性鉸先出現(xiàn)的框架端的最大彎矩是M（迭加彎矩）；框架在豎向荷載作用下分析后出現(xiàn)的彎矩值為Mv；框架分析得到的相同截面出現(xiàn)的總的橫向荷載引起的彎矩值為Mh；總的橫向荷載值為F。

因多層框架中荷載在各層有區(qū)別，產(chǎn)生于框架端的豎向荷載有存在不同的彎矩值Mv，由水平荷載出現(xiàn)的Mh彎矩值也有差異，a的值也有差異。實(shí)際計算中，可取用框架梁值的平均值。

三 計算案例

例：鋼筋混凝土框架為十層，梁跨度為6m，底層層高4.5m，其他層高均為3m。梁的截面尺寸為300x600mm2，柱截面的尺寸為500x500mm2，頂層均布豎向荷載為20KN/m，其余均布豎向荷載均為30KN/m；每層承受水平荷載均為30KN，混凝土標(biāo)號C30，鋼筋標(biāo)號HRB400。計算如下：

因?yàn)榈讓又艿降恼{(diào)幅不利影響最大，本例中僅計算底層柱的彎矩值。以①、②、③為給底層柱編號，以右端為水平力指向。

柱下端的最大彎矩可根據(jù)框架分析而來：

受△F的影響，那么下端柱的底層端彎矩根據(jù)剛節(jié)點(diǎn)框架計算得到彎矩是：

以某一端的半框架鉸接梁計算：

根據(jù)計算結(jié)果得知， ，的誤差的平均值可以得到15.6%的最大值，及5.6%的最小值。

如果0.8時，那么誤差將加大，結(jié)果為：

當(dāng)0.8時，可存在超過30%的誤差，最小也為10%。

四 結(jié)語

以彎矩調(diào)幅法對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，內(nèi)力重分布會對下部框架柱產(chǎn)生不利影響。根據(jù)計算，調(diào)幅程度越大、建筑物越高則其不利影響越明顯。

實(shí)際工程中，框架梁柱節(jié)點(diǎn)不存在真正意義上的完全剛接的情況，即使在結(jié)構(gòu)設(shè)計中不進(jìn)行梁端彎矩調(diào)幅，柱子同樣可能受到節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動時的較大制約。特別在裝配式框架結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榇嬖谳^小的節(jié)點(diǎn)剛度，柱子不利影響將加大。

若根據(jù)“強(qiáng)柱弱梁”理論，僅僅考慮彎矩調(diào)幅對于梁的作用，則設(shè)計的結(jié)構(gòu)之片面的得到了“弱梁”的結(jié)果，而沒有到達(dá)“強(qiáng)柱”的目的，設(shè)計存在缺陷，在地震及風(fēng)荷載作用下存在著極大地安全隱患。

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