李永祥

（中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司北京　100120）

基于框架結(jié)構(gòu)的選煤廠房彎矩調(diào)幅計(jì)算

李永祥

（中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司北京100120）

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是選煤廠房結(jié)構(gòu)中常見的形式，框架梁在荷載的作用下，會(huì)出現(xiàn)塑性內(nèi)力重分布的情況，主要是由混凝土裂縫所引力，導(dǎo)致鋼筋的錨固出現(xiàn)移動(dòng)的情況，形成塑性鉸而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力。因此，采用“彎矩調(diào)幅法”來(lái)考慮內(nèi)力的重分布情況。

框架結(jié)構(gòu)；梁端彎矩；調(diào)幅計(jì)算

1　進(jìn)行彎矩調(diào)幅的原因

彈性分析法是選煤廠房中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析中常見的方法，此方法需要同時(shí)考慮混凝土的塑性變形。工程實(shí)踐和大量的實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了選煤廠房中混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力比按彈性設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果要大，只要一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力達(dá)到極限承載力，那么整個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)遭受破壞。但是由于選煤廠房中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并不是完全的剛性結(jié)構(gòu)，某個(gè)截面達(dá)到極限承載力后，結(jié)構(gòu)承載力還會(huì)維持一段時(shí)間，但是若承載力再過大，截面承受力過大的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)變成一個(gè)幾何可變體系，結(jié)構(gòu)就會(huì)失穩(wěn)而遭受破壞。所以工程中，我們可以充分利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的此種特性，考慮其塑性性能，在設(shè)計(jì)中對(duì)梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，從而能夠正確的評(píng)估結(jié)構(gòu)的承載力，同時(shí)在結(jié)構(gòu)破壞時(shí)有多個(gè)截面達(dá)到極限承載力，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)塑性的潛力，有效的節(jié)約材料。

（1）梁端彎矩調(diào)幅一定程度上考慮了梁端塑性鉸出現(xiàn)后混凝土?xí)_裂，而且由于梁端混凝土開裂則梁的剛度退化會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力重分布，跨中的正彎矩會(huì)顯著的增大，所以才需要進(jìn)行彎矩調(diào)幅，調(diào)幅為0的話就接近于點(diǎn)鉸接（但并不像鉸這樣完全釋放桿端彎矩），近似于按照簡(jiǎn)支梁來(lái)計(jì)算，這樣計(jì)算出來(lái)的結(jié)果是允許結(jié)構(gòu)梁端開裂，但是保證跨中不會(huì)開裂，保證了梁的承載力在使用階段不會(huì)出問題，同時(shí)對(duì)梁端進(jìn)行彎矩調(diào)幅，可以加大梁的彎曲變形，提高了結(jié)構(gòu)的延性。

（2）在選煤廠房中混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，由于在地震荷載作用下框架梁端負(fù)彎矩較大，考慮到地震作用的偶然性，為了減少支座的配筋量，使支座配筋的擁擠狀況有所改善，便于節(jié)點(diǎn)澆灌混凝土，確?；炷量蚣芄?jié)點(diǎn)施工質(zhì)量，很有必要運(yùn)用彎矩調(diào)幅法對(duì)豎向荷載作用下框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅。

2　框架梁端彎矩調(diào)幅的計(jì)算比較

考慮到梁端負(fù)彎矩較大，通?？蚣芰憾素?fù)彎矩為跨中正彎矩的1.6～2倍，在柱梁節(jié)點(diǎn)處配筋較多且施工不便，所以在豎向荷載作用下，考慮塑性內(nèi)力重分布，將梁端負(fù)彎矩降低來(lái)配筋?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）的5.2.3條要求，裝配整體式框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可以取為0.7～0.8，現(xiàn)澆框架梁端負(fù)彎矩的調(diào)幅系數(shù)可以取為0.8～0.9，PKPM一般默認(rèn)取值為0.85。同時(shí)注意的是，規(guī)范規(guī)定只有在豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩才允許調(diào)幅，而水平荷載作用下的梁端彎矩不做調(diào)幅。正確的計(jì)算是應(yīng)該先將豎向荷載作用下的彎矩進(jìn)行調(diào)幅，然后與水平荷載產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行組合?，F(xiàn)以某選煤廠房中鋼筋混凝土多層框架結(jié)構(gòu)某梁端為例，已知該梁端彎矩標(biāo)準(zhǔn)值如下：永久荷載作用下：MGK=171kN·m、可變荷載（樓層滿布時(shí)）作用下：MQK= 56.4kN·m、水平地震荷載作用下：MEK=73.6kN·m按《荷載規(guī)范》要求，組合后設(shè)計(jì)值應(yīng)按以下兩式計(jì)算取較大值：

式中：γ0-結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本結(jié)構(gòu)取γ0=1.0；γRE-承載力抗震調(diào)整系數(shù)，取γRE=0.75。

（1）彎矩調(diào)幅法——豎向荷載作用下的梁端彎矩向下調(diào)幅15%。

已知采用矩形梁截面：寬×高=b×h=300×700，As=30mm，h0= 670mm，ξb=0.35。

混凝土采用C30，fc=14.3N/mm2；HRB400級(jí)鋼筋fy=360N/mm2。

（2）按彎矩不調(diào)幅法且可變荷載作用下的M擴(kuò)大10～30%（考慮可變荷載作用最不利布置），這里取20%。

M=1.0×（1.35×171+1.4×56.4×1.2）=325.6kN·m；設(shè)計(jì)值取M= 325.6kN·m。

（3）比較彎矩調(diào)幅法與彎矩不調(diào)幅法的對(duì)比。

調(diào)幅：263.3M（kN·m），計(jì)算面積1181.7mm2，配筋面積1256mm2，配筋相對(duì)值0.79；

不調(diào)幅：325.6M（kN·m），計(jì)算面積1485.1mm2，配筋面積1570mm2，配筋相對(duì)值1。

由以上數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知：在框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)0.85下，梁端配筋面積為梁端負(fù)彎矩調(diào)不調(diào)幅的0.79倍，更加有利于梁端鋼筋的擺放，給施工帶來(lái)極大的方便。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，調(diào)幅時(shí)應(yīng)與其它因素綜合考慮：所取的彎矩分布從靜力學(xué)的角度考慮應(yīng)該是可以接受的，也就是說(shuō)不論對(duì)于結(jié)構(gòu)或者任何構(gòu)件，所選的彎矩圖都要滿足平衡條件（平衡）。塑性鉸區(qū)的轉(zhuǎn)動(dòng)能力足以使這一假定的彎矩分布在極限荷載下能夠形成（轉(zhuǎn)角相容）。在使用荷載作用下結(jié)構(gòu)的開裂和撓度能夠滿足正常使用極限狀態(tài)下的相關(guān)規(guī)定（適用性）。

TU318

A

1673-0038（2015）26-0226-01

2015-6-1

李永祥（1982-），男，北京人，工學(xué)碩士，主要從事選煤廠工程設(shè)計(jì)方面的工作。