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        豎向荷載作用下框架梁端剪力計算問題探討

        2014-11-26 06:30:58閆麗娟代本明
        山西建筑 2014年29期
        關(guān)鍵詞:調(diào)幅梁端框架結(jié)構(gòu)

        閆麗娟 代本明

        (1.青島理工大學琴島學院,山東青島 266100; 2.卓越置業(yè)集團(青島)有限公司,山東 青島 266000)

        0 引言

        在房屋結(jié)構(gòu)設計中,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是目前較常用的結(jié)構(gòu)體系,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:框架梁在豎向荷載作用下考慮塑性內(nèi)力重分布時要對梁端彎矩進行調(diào)幅,裝配整體式框架調(diào)幅系數(shù)為0.7~0.8,現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)為 0.8~0.9,而梁端剪力是按彎矩調(diào)幅前求解,還是按彎矩調(diào)幅后求解,規(guī)程中并未給出明確規(guī)定,各教科書、各設計院及各程序的處理則不盡相同,文獻[2]是按彎矩調(diào)幅前梁端彎矩求解的剪力,文獻[3]是按彎矩調(diào)幅后梁端彎矩求解的剪力。這就給教學工作和實際設計工作帶來一些問題,因此有必要對梁端剪力計算方法進行統(tǒng)一。

        1 實例計算

        現(xiàn)以文獻[2]中第13章《現(xiàn)澆混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設計示例》為例(見圖1,圖2),說明兩種計算方法的差異。

        圖1 計算簡圖

        1.1 示例資料

        某六層辦公樓,采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu),縱向柱距3.9 m,橫向三跨,跨度分別為6 m,2.5 m,6 m;柱截面尺寸為300 mm×450 mm,邊跨梁截面尺寸為250 mm×500 mm,中跨梁截面尺寸為250 mm×500 mm;現(xiàn)澆樓板厚100 mm。

        計算簡圖見圖1。

        1.2 計算結(jié)果

        選取第四層邊跨AB梁進行梁端剪力計算,計算內(nèi)力圖見圖2,圖3,計算結(jié)果見表1,表2。

        圖2 第四層AB跨梁彎矩圖

        圖3 第四層AB跨梁剪力圖

        表1 按文獻[2]方法求解的梁端剪力

        表2 按文獻[3]方法求解的梁端剪力

        由此可以得知,相同的計算方法,采用調(diào)幅前彎矩和調(diào)幅后彎矩計算得出的梁端剪力有一定的差別,而且采用調(diào)幅前彎矩計算得出的梁端剪力要大于采用調(diào)幅后彎矩計算得出的梁端的剪力。

        2 彎矩調(diào)幅原理及抗剪設計機理

        框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算時,采用了節(jié)點剛性假定,即框架剛性節(jié)點在荷載作用下各桿件間的夾角不變。一般來說,裝配整體式框架結(jié)構(gòu)很難做到這點;即使是現(xiàn)澆框架,由于允許帶裂縫工作,所以構(gòu)件開裂后很容易在梁端形成塑性鉸,從而桿件夾角會發(fā)生一定的變化。另一方面,為了施工方便,往往希望減少梁端部的鋼筋數(shù)量,于是進行梁端彎矩調(diào)幅人為地降低梁端彎矩。這樣,調(diào)幅的原因就包括兩個,一個是節(jié)點剛性假定;另一個是塑性內(nèi)力重分布。

        當框架梁配筋適當時,正截面發(fā)生的破壞是延性破壞,而斜截面發(fā)生的破壞為脆性破壞,為了保證結(jié)構(gòu)的安全性,抗震設計原則中要求的“強剪弱彎”也是基于正、斜截面這兩種不同的破壞性質(zhì)提出的,即通過設計,使得梁的正截面破壞先于斜截面破壞。所以需要對斜截面進行更強的抗剪設計,而如果計算梁端剪力時采用了調(diào)幅后的彎矩,即相當于考慮了塑性內(nèi)力重分布,這種計算方法算出的剪力會比按彈性方法(按調(diào)幅前彎矩計算剪力為彈性計算方法)算出的剪力偏小,這樣一方面導致結(jié)構(gòu)安全儲備降低,另一方面很難實現(xiàn)“強剪弱彎”。

        由上述彎矩條幅原理及抗剪設計機理可知,計算梁端剪力時應采用調(diào)幅前彎矩進行計算。

        3 結(jié)語

        框架梁在豎向荷載作用下計算梁端剪力時,要按梁端調(diào)幅前彎矩計算得出,而不是按調(diào)幅后彎矩計算得出。

        [1]李少泉.豎向荷載下框架梁端彎矩調(diào)幅問題的討論[J].工業(yè)建筑,2000(3):59-60.

        [2]天津大學,同濟大學,東南大學.混凝土結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設計(中冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

        [3]曾清華,趙 偉.豎向荷載下加勁鋼板剪力墻力學性能研究[J].山西建筑,2013,39(1):27-29.

        [4]羅福午,方鄂華,葉知滿.混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)(下冊)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995:161-162.

        [5]錢海靜.框架梁端剪力值確定[J].遼寧科技學院學報,2005(33):12-13.

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