為什麼要對梁端彎矩調幅?而且只對豎向荷載調幅?橫向荷載不調?


謝邀。

樑柱節點在理論計算中一般看作是絕對剛接,但實際的鋼筋混凝土樑柱節點做不到完全剛接,更接近於剛接和鉸接之間。尤其是混凝土梁端開裂後,剛接的假定更是不太成立。

豎向荷載作用下,如果按照假定為剛接的理論計算值去設計,而實際做不到完全剛接,那麼實質上是低估了跨中截面的實際彎矩值。因此,可以考慮用梁端塑性調幅的方法來體現這一影響。

還有一個方面的考慮,梁端負彎矩鋼筋都在梁頂部布置,如果數量過多,很難布置,混凝土也很難澆搗,施工質量沒有保障。適當的塑性調幅,相當於減少梁端負彎矩鋼筋,增加梁跨中正彎矩鋼筋,方便施工,保證質量。

具體來說,舊版的《全國民用建築工程設計技術措施(結構)》第9.2.8條提到了:「豎向荷載作用下可以考慮梁端塑性變形內力重分布而對梁端負彎矩進行調幅」、「現澆框架調幅係數取0.80~0.90」。一般在計算中可以採用0.85。將梁端負彎矩值乘以0.85的調幅係數,然後跨中彎矩相應增大,相當於把彎矩圖整體往下移動了一下。但是一定要注意,彎矩調幅隻影響梁自身的彎矩,柱端彎矩仍然要按照調幅前的梁端彎矩求算

比如這張框架梁在豎向荷載下調幅後的彎矩圖,以頂層第一跨為例,調幅前的左端、跨中、右端彎矩分別為-28.86、35.95、-46.35,調幅係數取0.85,左端變為-28.86x0.85=-24.53,右端變為-46.35x0.85=-39.40,跨中變為35.95+0.5x(1-0.85)x(28.86+46.35)=41.62。調幅前的0.5x(28.86+46.35)+35.95=73.6,調幅後的0.5x(24.53+39.40)+41.62=73.6,兩者保持一致。而頂層左數第二根柱子的柱頂彎矩並不是39.40-32.27=7.1,而是要用調幅前的梁端彎矩46.35-37.96=8.4。很好理解,8.4x0.85剛好等於7.1。

而水平荷載作用下,梁的彎矩基本上跨中很小,兩端很大,且兩端為異號彎矩。梁端彎矩是根據柱端彎矩分配得來的,也就是要靠框架梁的梁端彎矩來平衡柱端的彎矩。如果這時候再調幅,那就不足以去平衡柱端彎矩了。

比如這張框架梁在水平荷載下的彎矩圖,以第一層左數第二根柱子頂端節點為例。這個節點處,一層柱頂彎矩是62.23,二層柱底彎矩是-40.41,不平衡彎矩是62.23+40.41=102.64,節點兩側的框架梁線剛度相同,按剛度分配,各分得51.32。如果把這個51.32再調幅折減,那無論如何兩者相加也要小於102.64,柱端不平衡彎矩就沒法抵消了。綜上所述,豎向荷載下,可以採用梁端塑性調幅來降低梁端彎矩、放大跨中彎矩,既保證了跨中承載力,又方便施工。水平荷載下,梁端需要有足夠的彎矩承載能力來平衡柱端的不平衡彎矩,所以不應該調幅。最後的框架梁內力組合,應該取豎向荷載下調幅後的梁端彎矩和水平荷載下不調幅的梁端彎矩進行組合。


《混凝土結構設計規範》(GB 50010-2010,簡稱《混規》)以及《高層建築混凝土結構技術規程》(JGJ 3-2010,簡稱《高規》)中均提及到了彎矩調幅,詳見《混規》5.4.3,《高規》5.2.3。在《高規》5.2.3的條文說明中是這樣解釋豎向彎矩調幅的:在豎向荷載作用下,框架梁端負彎矩往往較大,配筋困難,不利於施工和保證施工質量。因此容許考慮塑性變形內力重分布對梁端負彎矩進行適當調幅。鋼筋混凝土的塑性變形能力有限,調幅的幅度應該加以限制。框架梁端負彎矩減小後,梁跨中彎矩應按平衡條件相應增大。截面設計時,為保證框架梁跨中截面底鋼筋不至於過少,其正彎矩設計值不應小於豎向荷載作用下按簡支梁計算的跨中彎矩之半。
現以2012年一注結構專業考試上午的第6題進行說明:抗震設計時框架梁端考慮調幅後的截面彎矩設計值=0.8x1.2x重力荷載代表值作用下負彎矩標準值+1.3x水平地震作用下負彎矩標準值。


豎向荷載作用下,彎矩圖是一條曲線,可以把梁端彎矩調到跨中 而水平荷載作用下,彎矩是一條斜線,沒法調幅


是這樣的。結構設計講究強柱弱梁,就好比一個公司,一旦經濟危機,那肯定是對新員工進行裁員,而不是老員工,梁的角色就好比新員工,他的重要性比不上柱子,通過梁先損耗地震的能量,從而減小柱子的負擔,讓結構不至於倒塌,從而保證結構的安全保障人的生命!所以要對梁端的彎矩進行調幅,但是又不能讓梁在重力荷載下失去承載能力,所以把支座的彎矩調整到跨中。

還有,混凝土並非是線彈性的,但是計算的時候是這麼假設的,但是這種假設並不符合實際,所以跨中彎矩偏小!


「跨中變為35.95+0.5x(1-0.85)x(28.86+46.35)=41.62」應該是「跨中變為35.95+0.5x(1-0.85)x(28.86+46.35)=41.59」我有點吹毛求疵.受教了謝謝!


我用abaqus模擬過,可以告訴你結論,材料彈性,幾何非線性,跨中應力要比幾何線性時大挺多。不定時刪除。。。


受教!學到的不僅只是原問,從例子里了解了分配方法,感謝大神


一樓給的例子和解答都非常精闢啊 ,完全贊同 。。


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