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        PKPM關(guān)于梁側(cè)面水平荷載及活荷載最不利布置的計(jì)算結(jié)果分析與思考

        2014-03-20 03:29:58馬祥喜劉明亮
        河南建材 2014年5期
        關(guān)鍵詞:活荷載施工圖樓板

        馬祥喜 劉明亮

        河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司(450002)

        試驗(yàn)研究

        PKPM關(guān)于梁側(cè)面水平荷載及活荷載最不利布置的計(jì)算結(jié)果分析與思考

        馬祥喜 劉明亮

        河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司(450002)

        這里根據(jù)實(shí)例,介紹PKPM與STAAD計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析、PKPM施工圖對(duì)梁側(cè)面水平力的考慮和PKPM對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)活荷載的處理,供同行參考借鑒。

        梁側(cè);水平荷載;PKPM計(jì)算;懸挑梁活荷載不利布置;平法配筋圖

        現(xiàn)通過一個(gè)簡(jiǎn)單的模型,使用PKPM軟件及STAAD軟件分別計(jì)算,通過比較及分析,使設(shè)計(jì)者在使用PKPM軟件計(jì)算時(shí)能夠準(zhǔn)確考慮這些荷載的對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,并采用合理的方法處理PKPM軟件未考慮的內(nèi)容,確保結(jié)構(gòu)安全。

        1 結(jié)構(gòu)概況

        有一個(gè)簡(jiǎn)單四柱鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)度6 m,寬度6m,層高6m,共1層,總高度6m。

        柱底剛接。

        梁跨中豎向恒荷載100kN,其中一根梁中部側(cè)面有一個(gè)水平恒荷載100kN,垂直于梁布置。

        次梁中部有豎向活荷載100kN,其中一根懸挑2.5m,端部豎向活荷載100kN。

        柱截面600mm×600mm,梁300mm×500mm。為避免樓板對(duì)梁的影響,按無(wú)樓板建模計(jì)算。

        混凝土標(biāo)號(hào)C30,鋼筋HRB400,箍筋HPB300。

        不考慮風(fēng)荷載及地震荷載。不考慮基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

        2 建?;拘畔?/h2>

        建模基本信息見圖1、圖2。

        3 PKPM與STAAD計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析

        圖1

        從表1可以看出PKPM軟件和STAAD軟件在靜力結(jié)構(gòu)計(jì)算上差別不大。通過手工計(jì)算可知,兩個(gè)軟件都能準(zhǔn)確地對(duì)梁側(cè)面水平力進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。

        4 PKPM施工圖對(duì)梁側(cè)面水平力的考慮

        圖3是梁的配筋面積及PKPM自動(dòng)生成的梁平法施工圖。對(duì)比KL-1和KL-2的配筋,這兩根梁的配筋基本一致,也就是PKPM在處理KL-1配筋時(shí),梁側(cè)面水平力沒有考慮,梁側(cè)面水平力產(chǎn)生的彎矩和剪力沒有反應(yīng)到梁的配筋中。

        從梁的靜力結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果來(lái)看,梁的水平彎矩83.2kN·m與梁的豎向彎矩91.6kN·m差不多。對(duì)于梁側(cè)面來(lái)說,梁計(jì)算高度小,配筋需要多。應(yīng)特別注意,需要手動(dòng)計(jì)算側(cè)面的配筋,以抗扭鋼筋的形式加在梁的側(cè)面,確保梁側(cè)面受力時(shí)的結(jié)構(gòu)安全。

        對(duì)于無(wú)板梁,梁的側(cè)面配筋必須認(rèn)真核算。對(duì)于有樓板的梁,梁上水平力若能通過樓板傳遞到柱上,則梁側(cè)面的配筋可以適當(dāng)減小一些,但是樓板應(yīng)通過合適的計(jì)算方法計(jì)算配筋,并考慮樓板是否需要雙層雙向配筋。

        圖2

        表1 PKPM與STAAD計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析

        圖3 梁的配筋面積及PKPM自動(dòng)生成的梁平法施工圖

        5 PKPM對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)活荷載處理

        對(duì)比L-1和L-2的配筋信息,可以看到這兩根梁的配筋不一樣,但是L-1在跨中的配筋要比L-2小30%。因?yàn)閄L-1的懸挑端有100kN的活荷載,這個(gè)活荷載的存在使L-1的右端負(fù)彎矩變大,所以跨中彎矩變小了,配筋也就小了。但是對(duì)于活荷載來(lái)說,XL-1右端的活荷載有可能不存在,活荷載不存在的工況下,L-1的受力與L-2的受力完全一致,也就是L-1的跨中配筋應(yīng)與L-2的跨中配筋一樣大,結(jié)構(gòu)才安全。所以需要人工檢查懸挑結(jié)構(gòu)根部對(duì)應(yīng)梁的下部跨中配筋,確保配筋合理,結(jié)構(gòu)安全。

        若將L-1跨中的活荷載去掉,再計(jì)算就會(huì)發(fā)現(xiàn),KL-3的跨中彎矩變小,但KL-4的梁扭矩變大。這些對(duì)于可能的工況,都需要仔細(xì)考慮。

        通過這個(gè)算例我們看到,PKPM對(duì)于活荷載的計(jì)算,是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)一次性加載的,活荷載并不會(huì)自動(dòng)考慮不利布置。如果需要考慮活荷載的不利布置,應(yīng)單獨(dú)設(shè)置基本工況,單獨(dú)與其他必要的荷載組合,才能計(jì)算出不利的狀況。PKPM中活荷載只有一種工況,無(wú)法設(shè)置多個(gè)活荷載工況。當(dāng)活荷載工況很多時(shí),荷載組合的工況數(shù)會(huì)按照活荷載工況個(gè)數(shù)呈幾何級(jí)數(shù)的倍數(shù)增加,非常不利于計(jì)算,所以在復(fù)雜的工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中,對(duì)活荷載要進(jìn)行分析。對(duì)于那些活荷載同時(shí)存在且對(duì)某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者基礎(chǔ)有利時(shí),需要核算有利活荷載不存在時(shí)構(gòu)件或基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)安全性。

        設(shè)計(jì)工業(yè)建筑時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的荷載,采用很多懸挑結(jié)構(gòu),因此對(duì)結(jié)構(gòu)所承受的各種荷載,務(wù)必了解荷載的特性,了解計(jì)算軟件對(duì)一些特殊荷載的處理方法,檢查軟件計(jì)算的結(jié)果是否考慮到位。對(duì)于活荷載存在和不存在時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響需要特別重視,在使用PKPM軟件計(jì)算時(shí)可以拷貝多個(gè)模型,分情況去掉一些有利活荷載,來(lái)核算各相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性。

        [1]GB50009-2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

        [2]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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