梁上翻后,可能会忽略的3个参数
三圣山90
2024年11月19日 09:49:01
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来源:结构设计

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作者:结构随手笔记

来源:结构随手笔记 公众号 结构设计过程中,经常会碰到需要满足建筑净高,梁上翻的情况。 笔者之前碰到梁上翻,只在图纸上对梁标高修改一下,配筋加强一下,而没有关注梁上翻后各个参数的变化。 梁上翻后,梁的刚度系数、扭矩折减系数以及端部纵筋锚固方式都会发生变化。 本文采用盈建科, 介绍梁上翻后这3个参数的变化及建模方法    。


来源:结构随手笔记 公众号


结构设计过程中,经常会碰到需要满足建筑净高,梁上翻的情况。
笔者之前碰到梁上翻,只在图纸上对梁标高修改一下,配筋加强一下,而没有关注梁上翻后各个参数的变化。
梁上翻后,梁的刚度系数、扭矩折减系数以及端部纵筋锚固方式都会发生变化。
本文采用盈建科, 介绍梁上翻后这3个参数的变化及建模方法    。
     
刚度系数      
单向次梁
梁截面300x700,跨度为8100mm,梁底同板底平,为实现梁上翻,模型中梁设计标高输入450mm。
查看刚度系数,发现刚度系数上翻与不上翻没有变化,都为2.0。
查看弯矩计算结果,弯矩为893.5KN.m 
刚度系数改为1.0, 弯矩为893KN.m,与刚度系数为2.0时弯矩没什么变化。
刚度系数为1.0及2.0弯矩相同原因    :梁刚度放大系数    是针对整体模型的三维有限元计算阶段,影响结构的内力和位移,次梁不参与整体计算,只传递竖向荷载,所以刚度对弯矩没有影响。
上翻梁以梁设计标高的形式实现,模型计算是否正确,采用两种方法进行复核。
方法1:采用理正软件进行复核。
   查看梁上的线荷载。  
梁上荷载数值的含义。
对梁弯矩进行复核 
弯矩计算结果为894KN.m,与盈建科软 件的计算结果相同。  
方法2:梁不 上翻 梁端改为铰接,弯矩结果为894 KN.m, 与梁上翻计算结果也相同    。
总结:单向次梁,可以改梁设计标高或梁端改为铰接 实现上翻 ,刚度系数可以不修改,按盈建科软件默认计算。
十字梁
   十字梁, 梁截面300x700, 其中X向的次梁上翻,梁底同板底平,Y向的次梁不上翻。
查看刚度系数,发现刚度系数发生变化,由2.0变为1.79。
查看弯矩计算结果,弯矩为288KN.m,Y向的次梁弯矩为429 KN.m    。
刚度系数改为1.0, 弯矩为218KN.m ,Y向的次梁弯矩为503 KN.m。  
梁刚度不同时,十字梁弯矩会变化原因    :十字梁两个方向的梁,若线刚度相差不大,则两根梁变形差不多相同,则都以框架梁为支座。若两个方向的梁线刚度相差较大,则根据线刚度的大小,决定谁为“ 主 梁 ”谁为“ 次 梁 ”, “ 次 梁 ”一端以 “ 主 梁 ”支座,一端以框架梁为支座 
X向梁刚度由1.79改为1.0后,以Y向的梁为支座,跨度变小因而弯矩变小,Y方向的梁承受的荷载变大(X向梁的集中荷载)因而弯矩变大,    并且也影响周边框架梁的弯矩。
梁不 上翻 , 梁端改为铰接,刚度系数改为1.0,弯矩 与梁上翻计算结果基本相同 
  
总结: 十字梁,可以改梁设计标高 或梁端改为铰接 实现 上 翻 ,刚度系数需要修改为1.0。
框架梁
框架梁截面400x800, 梁底同板底平。
查看轴测图,框架梁输入设计标高实现上翻,框架柱顶标高自动上抬。
查看刚度系数,发现刚度系数发生变化,由1.5变为1.21,手动改为1.0。
查看弯矩计算结果    。
查看框架梁未上翻时,弯矩计算结果。  
框架梁上翻后端部约束变弱,因此 梁顶弯矩变小,跨中弯矩变大,从上翻与不上翻计算结果看,弯矩是按此规律变化的。
总结: 框架梁,可以改梁设计标高实现上翻,刚度系数需要修改为1.0。    问题2
     
扭矩折减系数      
《高规》第5.2.4条规定: 高层建筑结构楼面梁受扭计算时应考虑现浇楼盖对梁的约束作用。 当计算 中未考虑现浇 楼盖对梁扭转的约束作用时,可对 梁的计算扭矩予以折减。 梁扭矩折减系数应根据梁周围楼盖的约束情况确定。
条文解释:高层建筑结构楼面梁受楼板(有时还有次梁)的约束作用,无约束的独立梁极少。当结构计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时,梁的扭转变形和扭矩计算值过大,与实际情况不符,抗扭设计也比较困难,因此可对梁的计算扭矩予以适当折减。 计算分析表明,扭矩折减系数与楼盖(楼板和梁)的约束作用和梁的位置密切相关,折减系数的变化幅度较大,本规程不便给出具体的折减系数,应由设计人员根据具体情况进行确定。
楼板相对梁的位置,对扭矩折减系数影响较大,笔者认为楼板在梁顶时,对梁扭转的约束应该大于楼板在梁底的情况,因此梁上翻时,梁的扭转系数笔者建议取1.0(算不清就取大)。
     
端部纵筋锚固方式
     
框架梁上翻,框架柱也会上升,所以框架梁的钢筋锚固没有问题。 需要注意的是非框架梁上翻而框架梁不上翻时,非框架梁纵筋的锚固。 不上翻时非框架梁锚固大样如下。  
非框架梁上翻而框架梁不上翻,次梁的钢筋如何锚固?
笔者建议参考图集《22G101-1》节点做法,非框架梁上部纵筋伸至框架梁对边弯折,锚入框架梁内的长度从框架梁顶起算,铰接时为0.35La,充分利用抗拉强度时为0.6La。
总结                   
梁上翻时 ,不能仅 进行梁标高的修改,应调整梁的 刚度系数、梁扭矩折减系数后重新计算配筋,同时也要 注意梁端纵筋的锚固。
根据相关研究,梁上翻后抗剪能力可能会降低,适当增加箍筋。
以上观点仅为个人观点,欢迎参考交流。




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