虞毅

摘要：在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，梁端支座鋼筋一般都比較大，導(dǎo)致梁端鋼筋密集施工難度比較大;地震時(shí)，梁端震害先于柱端，結(jié)構(gòu)破壞，沒(méi)有先兆，人員傷害較大。為了減小施工方面的難度，和地震的傷害程度，目前技術(shù)手段可以采取人為的塑性條幅來(lái)解決，讓這些破壞有先兆的到來(lái)。這些問(wèn)題的解決，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的安全、可靠、明了。所以，本文主要是圍繞建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁的塑性條幅來(lái)進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：塑性條幅; 剛度; 次梁; 框架梁; 塑性內(nèi)力重分布;

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，梁配置的鋼筋受力超出彈性極限狀態(tài)的時(shí)候，混凝土結(jié)構(gòu)面就會(huì)出現(xiàn)塑性鉸，輕微的塑性鉸外觀不會(huì)明顯。但是隨著塑性鉸不斷發(fā)展，裂縫不斷開裂。最終塑性鉸發(fā)生為混凝土壓碎，犬牙交錯(cuò)在一起。塑性鉸不同于理想鉸，塑性鉸發(fā)生后對(duì)柱子任然有約束彎矩，整個(gè)框架任然處于穩(wěn)定狀態(tài)。塑性鉸既能傳遞彎矩、剪力、軸力，并沒(méi)有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)能力，而理想鉸只能傳遞剪力和軸力，有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震現(xiàn)狀分析

我國(guó)的很多現(xiàn)有以及在建的建筑或多或少都考慮到了抗震這一環(huán)節(jié)，但是很多時(shí)候設(shè)計(jì)方以及建筑方都未能將防震這一環(huán)節(jié)落實(shí)到位，我們通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了我國(guó)目前建筑結(jié)構(gòu)存在的一些普遍問(wèn)題，主要集中體現(xiàn)在建筑高度超標(biāo)，很多開發(fā)商為了謀取更多的利益，選擇了將建筑建的超過(guò)安全高度，而一旦建筑物高度超過(guò)了安全設(shè)計(jì)高度以后，其結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，穩(wěn)定性自然而然也會(huì)隨著下降，在遭遇地震以后就會(huì)導(dǎo)致建筑物更容易損壞或者倒塌;其次一個(gè)比較普遍的問(wèn)題就是建筑的建筑地址選擇也存在一些問(wèn)題，隨著城市人口越來(lái)越多，對(duì)于住宅的需求也隨著增大，開發(fā)商為了取得更多的利益，盡可能的開發(fā)可利用的土地資源進(jìn)行建筑的建設(shè)，但是由于為了加快開發(fā)速度，很多的建筑在選擇建筑地址前沒(méi)有充分的考慮到地質(zhì)問(wèn)題，沒(méi)有對(duì)建筑地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的勘探，這對(duì)于房屋建成以后的抗震性也是很大的考驗(yàn)，很大程度上也影響了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

2彎矩條幅（向下條幅）的力學(xué)概念

在豎向荷載作用下?？煽紤]框架支座塑性內(nèi)力重分布，對(duì)梁的支座彎矩進(jìn)行塑性條幅。彎矩條幅應(yīng)先對(duì)豎向荷載作用下的彎矩進(jìn)行條幅，然后在與水平力作用下產(chǎn)生的彎矩疊加。承載力設(shè)計(jì)的時(shí)候，框架梁的跨中彎矩不小于豎向荷載作用下按照簡(jiǎn)支梁計(jì)算跨中彎矩設(shè)計(jì)值的一般即50%。

3 塑性內(nèi)力重分布的過(guò)程及結(jié)論

第一階段：首先荷載較小，跨中支座彎矩線形增加，支座彎矩大于跨中彎矩。隨著荷載增大，支座達(dá)到承載能力極限，形成塑性鉸。

第二階段：此時(shí)支座彎矩不變（事實(shí)上還有小許增加），跨中彎矩繼續(xù)增加，最后跨中也出現(xiàn)塑性鉸，結(jié)構(gòu)成為機(jī)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)破壞。在工程設(shè)計(jì)中，每次按兩階段來(lái)設(shè)計(jì)不僅繁瑣，而且增加難度;因此引入了彎矩調(diào)幅這個(gè)方法，彎矩調(diào)幅，通過(guò)調(diào)低支座彎矩，來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)力重分布的目的，但是調(diào)幅的目的不是簡(jiǎn)單的調(diào)低彎矩，而是調(diào)整跨中和支座的負(fù)彎矩！因此可以不變支座配筋通過(guò)增加跨中配筋來(lái)提高構(gòu)件的極限承載力，也可以通過(guò)減少支座配筋（同時(shí)可能要增加跨中配筋）來(lái)保持按彈性計(jì)算所需的力。

結(jié)論：混凝土連續(xù)梁和連續(xù)單向板，可采用塑性內(nèi)里重分布方法進(jìn)行分析。重力荷載作用下的框架、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)澆梁以及雙向板等，經(jīng)彈性分析求得后的內(nèi)力后，可對(duì)支座或節(jié)點(diǎn)進(jìn)行適度條幅，并確定跨中彎矩。按塑性內(nèi)力重分布分析方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，應(yīng)該滿足正常使用極限狀態(tài)要求且采取有效的措施。對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，以及不要求出現(xiàn)裂縫或處于三a、三b類環(huán)境下的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用塑性內(nèi)力重分布的方法。

4 塑性條幅分析（框架梁、次梁、板的向上條幅）

4.1 框架梁的向上條幅

我們都知道框架梁是可以塑性條幅的，一般塑性條幅都是向下條幅，其實(shí)也不然。適當(dāng)向上條幅也是可以的，可以通過(guò)配筋反算支座彎矩，然后和跨中彎矩疊加，滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)兩端簡(jiǎn)支跨中彎矩的ql2*1/8。曾經(jīng)算過(guò)一個(gè)實(shí)例，跨中配筋小于實(shí)際配筋50%，然后全部條幅到支座，經(jīng)過(guò)時(shí)間的考證，也并沒(méi)有出過(guò)問(wèn)題。從生活中的例子來(lái)看也是可以的。教材里面規(guī)定的向下條幅為的是減小梁的支座配筋和塑性鉸的發(fā)生，從多次的地震災(zāi)害來(lái)看目前軟件支座都是多配鋼筋的，地震來(lái)的時(shí)候都是柱子先于梁發(fā)生破壞的，梁的塑性鉸后于柱子的發(fā)生，造成很多人員的傷害。雖說(shuō)向上條幅不一定好，但是在梁底部鋼筋不夠的情況下（復(fù)核梁配筋），向上條幅不失為一個(gè)比較好的辦法，雖然有違背現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。

框架梁，可以將彎矩向上條幅，形成類似兩個(gè)懸挑梁的形式。然后在跨中配置構(gòu)造鋼筋，由于跨中本身就是少配的，因此跨中會(huì)開裂，造成塑性內(nèi)力重分布，最終形成塑性鉸。只要整個(gè)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，就不會(huì)造成安全性問(wèn)題。

例如，在加固設(shè)計(jì)中，當(dāng)功能性的房間對(duì)梁下凈高有特殊要求的時(shí)候，梁下加固沒(méi)有條件，通常通過(guò)在支座黏貼碳纖維（對(duì)支座的剛度改變非常小，一般可以認(rèn)為不改變）來(lái)實(shí)現(xiàn)向上條幅，這樣既能滿足結(jié)構(gòu)安全性，也能滿足對(duì)功能性房間的要求。

4.2 次梁的向上條幅及對(duì)板的論述

從混凝土規(guī)范對(duì)次梁支座的配筋不小于跨中配筋的1/4，我們就可以知道結(jié)構(gòu)力學(xué)里面兩端完全固定和完全鉸接的構(gòu)件是不存在的，是理想化的構(gòu)件，也是兩種特殊情況。所以當(dāng)構(gòu)件介于兩端固定，兩端鉸接的情況下，跨中彎矩取決于構(gòu)件的兩端嵌固條件，故跨中彎矩是介于ql2*1/8和ql2*1/24。所以次梁在一定條件下也是可以條幅的，只不過(guò)這個(gè)條幅條件需要看邊梁的寬度和邊梁的剛度（連續(xù)次梁不存在這個(gè)問(wèn)題）。就像樓板的支座條件是看相對(duì)剛度的，雖然軟件默認(rèn)連續(xù)板是固定，邊跨板是簡(jiǎn)支。板在一定的條件下也是可以實(shí)現(xiàn)向上和向下條幅的，條幅的原理類似于梁的原理。一般在結(jié)構(gòu)力學(xué)中，連續(xù)板中間支座條件默認(rèn)為剛接，考慮板的開裂和塑性內(nèi)力重分布，塑性條幅設(shè)計(jì)反而更加的經(jīng)濟(jì)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)一般板的塑性設(shè)計(jì)可以節(jié)約鋼筋達(dá)到20%～30%。樓梯板，支座嵌固條件比較難確定，在設(shè)計(jì)上一般假定支座兩端鉸接，這種設(shè)計(jì)方法是偏于安全的，然后在支座在配置一定量的鋼筋，這是相當(dāng)大的條幅。梁柱剛接，相對(duì)剛度需要達(dá)到三倍以上才可以，實(shí)際在計(jì)算的模型里面也有好多是沒(méi)有達(dá)到固接的條件的。剪力墻結(jié)構(gòu)里面只有當(dāng)梁墻相對(duì)剛度達(dá)到3倍以上，才能發(fā)揮框架作用?，F(xiàn)在也有好多設(shè)計(jì)院把板的邊跨按照固端去配置鋼筋，相對(duì)剛度也沒(méi)有達(dá)到的，模型里面邊跨點(diǎn)為固接，也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)什么問(wèn)題。這些都是活生生的例子。

4.3 次梁的條幅論證

次梁為什么梁端不能采用固接呢，把次梁做的足夠?qū)挘瑒偠茸銐虼?，這時(shí)候次梁的彎矩是向上移動(dòng)的。次梁的不抗震，也是理論上的不抗震，次梁主要承擔(dān)豎向荷載，就像水平力一般是先傳遞到板，在傳遞到次梁，再傳遞到框架梁，然后傳遞到框架柱，最后傳遞到基礎(chǔ)。故次梁是可以傳遞一部分地震力的。那么不條幅是不是也是理論上的不條幅呢？之前也看過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跨中彎矩配筋不夠，全部條幅到支座上去的。半框架梁的構(gòu)造是采用框架梁的，一端采用次梁的。那么條幅和抗震是不是也是各自采用各自的呢？?jī)啥伺c剪力墻面外搭接的，既可以編為次梁，也可以編為框架梁，這個(gè)其實(shí)也取決于梁端的錨固方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，框架梁、次梁以及連續(xù)板均是可以塑性條幅的，不僅可以向下條幅也可以向上條幅，只不過(guò)這個(gè)向上條幅取決于梁端的嵌固方式和錨固方式。

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