关于次梁点铰接要注意的
ougaogong
ougaogong Lv.12
2007年03月22日 11:40:22
只看楼主

今天在qq群里说道次梁搭在主梁超筋之后点铰接的处理,有些人不喜欢在此之后放大主梁的纵筋及箍筋。我这里要说一下我以前分析的结果:次梁搭主梁按铰接计算没有多少道理!尤其是次梁跨度较大,截面和主梁相近的时候,如果在加上楼板较薄就更不行了。之所以我们能按铰接输入而没有出事是由于设计者常常放大了梁筋,忽略了楼板作用,或者传力途径不像设想的那样 你算一下一根素混凝土梁如200x450能承受多大的弯矩?

今天在qq群里说道次梁搭在主梁超筋之后点铰接的处理,有些人不喜欢在此之后放大主梁的纵筋及箍筋。
我这里要说一下我以前分析的结果:
次梁搭主梁按铰接计算没有多少道理!尤其是次梁跨度较大,截面和主梁相近的时候,如果在加上楼板较薄就更不行了。
之所以我们能按铰接输入而没有出事是由于设计者常常放大了梁筋,忽略了楼板作用,或者传力途径不像设想的那样
你算一下一根素混凝土梁如200x450能承受多大的弯矩?
约15kNm,如果是靠近300x500的主梁的支座,弯矩为350,则抗扭箍筋为12@125,纵筋4根14了。

这个还是素混凝土梁造成的扭矩 这个问题在小构件中可能没有暴露出来,一定情况下这个问题是一个重要问题!
假定是有条件的,如果假定不能实现会怎么样?点铰接肯定是 假定次梁为铰接起码它已经开裂了,问题存在是,一旦要达到次梁开裂的弯矩是多少,如果次梁还没有开裂,就把主梁扭坏了呢?
一些弯扭平衡的问题常常由于楼板的参与而无法量化,这样就涉及到概念设计问题。设计者常常用经验来做,不过要提醒大家的是:经验是有局限性的!
今天暂时说这么多,希望后面跟帖。
我以后会补充。
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ougaogong
2008年03月05日 14:18:00
42楼
感谢43楼精彩分析,不过我有一个地方还是不很赞同,“我们认为的次梁,之所以在梁端点铰,其用意在于我们要弱化梁端的负弯矩筋,也就是让梁端在很小的内力时就开裂”
这跟我在前面的分析还是冲突的,梁的扭裂扭矩比弯矩更加容易开裂怎么办?
我前面所说也就是花费代价防裂,和43楼思想是一样的。
42楼的说折减到40%没有道理也不妥吧,道理是有的,你的梁又不是单梁,也有楼板在发生作用啊,这个就是综合各个有利因素的系数,当然我们还不能说它精确,差不多还是可以说的,毕竟是多年经验的验证。
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nvslch
2008年03月06日 10:56:37
43楼
楼主的一系列论证很有启发意义,其实我也不赞成铰接的滥用。我所说的“铰”,是符合一定条件而铰。
过去的“一些所谓成功经验和在软件里的所谓合理应用”人为的推广了次梁铰的应用,但是铰接是要符合一定条件的,不能盲目滥用。
一般传统理论认为:主次梁线刚度比大于4或5可以认为为铰接,实际情况当然不是铰接。看规范的思路,次梁作为两端铰接的简支或连续梁计算,但是简化成铰支座的负筋,考虑实际的嵌固,需要配置不小于下部纵筋的1/4。

程序里“点铰”只是表达了你希望是铰的主观愿望,而实际上由于次梁支座配的构造钢筋都超过按不“点铰”计算的配筋值,铰是假的。是否可点铰应分情况。理论上讲对框架梁板结构,利用有限元方法分析时,是通过结构的刚度矩阵来控制的,如果为了简单而把次梁作为铰接,而忽略对所谓主梁扭矩的影响有所不妥,现在的计算机完全可以按照实际的结构体系建模形成刚度矩阵来计,至于次梁对主梁影响程度的大小当按实际情况考虑,极限情况:次梁的刚度与主梁相差甚远时按铰接考虑是可行的,但如果相差不大时似乎就不能按照所谓的“次梁”来输入了。我认为主次梁只是人为划分,按空间计算时次梁就应当按主梁输入,不应再有主次梁概念,都按其变形协调概念来调整内力,只不过有时在传力途径特别复杂,软件计算可能有误差时,我们先人为划分一下便于软件导荷才用次梁输入,不过你人为的划分有时可能更不符合实际受力情况,误差更大。
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nvslch
2008年03月06日 11:04:24
44楼
以下是一个朋友的话,供参考:
1.把次梁作为“次梁”输入,在边支座处相当于把次梁按“主梁”输入,并强制设为铰接,这个模型显然是与实际不相符合的,次梁端与与主梁转角完全没有关系,即完全不协调。对于一般次梁跨度不大的情况,不少人习惯了这种不协调,但从本质上说,这种做法是有缺陷的,计算理论上是错误的,因为边梁有相对扭角就必定有扭矩,之所以这个错误一般不会显现,是因为
1)协调扭转,主梁开裂后扭矩下降
2)板对主梁抗扭有较大帮助。
手册上的一些说法和措施及所谓的梁的零扭矩设计法都只适用次梁跨度不大、扭矩有限、楼板帮助效果显著的的情况,可以说,多年来,大家把忽略主梁扭矩的设计是作为一种经验在使用,而且觉大多数是成功的,对于大跨次梁,如果扭转超过了一定的数值(这个数值用弹性分析是不适宜的),必须考虑量变引起质变的情况。有条件赞成零扭矩设计,但重视失败的教训,反对无限制推广“经验”,不能忘记量变质变哲理。
2.按一般工程经验边梁扭矩折减为0.4偏小。因为同样的板厚,对小梁的有利影响大,对大梁的影响小。
3.边梁抗扭配筋必须下决心修改加强,忽视边梁抗扭设计,不出问题是侥幸,出问题有必然性,成功概率不高,而且主梁根处不好加固。
4.计算程序中的“铰接次梁”概念是一个力学概念,有其本身的含义,与一般工程习惯中的次梁的称谓有本质区别,大部分次梁按力学“铰接”输入是不对的,其计算结果只能用于次梁的设计。次梁抗弯安全和整体平衡并不代表主梁和整个楼盖安全,当然用主次梁刚接、变形协调的弹性计算结果直接用于次梁,跨中抗弯也是欠安全的。用主梁还是次梁输入,责任全在设计人。
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nvslch
2008年03月06日 12:38:26
45楼
说说自己的【总结】意见:
铰接是有前提条件的,在弹性条件下变形而不开裂(或小裂缝)则刚接,如果变形引起开裂,则形成“转动铰”或“塑性铰”。

1.主梁的抗扭刚度与次梁端抗弯刚度有关系,试想:主梁200*1000,次梁300*500,主梁可能一扭就裂,此时可以认为是铰。这时次梁抗弯刚度大于主梁抗扭刚度,铰的形成是不可抗拒的(因为截面的影响大于配筋的影响, 就算负筋大了也可以形成铰)。

2.有种刚接和铰接的中间情况,此时,通过配筋的调整,即刚度比的调整,人为造成铰的形成。也就是所谓的塑性调幅和内力重分布。大部分所指的“塑性铰”是这种情况,此时应通过构造配筋来承受一定程度的负弯距和限制裂缝的再发展。

3.铰的形成不仅和刚度比有关,还与主梁转动约束和楼板协调变形能力有关。(这段似乎有点自我矛盾,待本人梳理思路解决)
1)当次梁端接近主梁根部时,“柱和另方向的框架梁形成的刚度”对次梁的约束作用是明显的,这也是许多时候主梁配筋超限的原因,因为此时控制主梁的不是弯距和剪力,而是扭矩(第一根次梁与柱之间距离关系很大,离柱越近,扭矩越大)。
2)内力分析是通常仅通过增大梁的抗弯刚度来考虑楼板对整体结构的协调影响。当抗拒计算时,即通过0.4的扭矩折减来体现楼板对梁的扭转的协调影响;实际上,当次梁端接近主梁根部时,楼板对主梁根部的刚度比对主梁中段的刚度影响大的多,因为此时楼板、次梁、主梁、另一方向主梁和柱形成的刚性框之抗扭刚度比主梁中段的抗扭刚度大的多。用一个统一的0.4系数来考虑是不妥的。(这个概念可参看【混凝土规范】7.6.16之条文解释)
由1)和2)的关系,此时的扭转是协调扭转,而非铰接认为的纯扭转,这时最好的做法是减弱次梁刚度和板厚,而不是许多书籍推荐的零刚度法(做铰)来解决矛盾。

4.暂时想到这么多,希望抛砖引玉,欢迎大家讨论,共同进步!
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ougaogong
2008年03月06日 13:40:28
46楼
3,2)点,我刚才又看了一下规范,0.4只是考虑梁开裂的重分布的情况,这点和安全挂钩的。我猜想规范的精神就是同国外0扭矩做法时考虑开裂扭矩所需要的构造钢筋,理解起来似乎就是我们国内规范取折减到0.4后的扭矩值来作为所谓的开裂扭矩,程序按此配筋就是计算了开裂扭矩所需的构造钢筋。
但这里又有个疑问,一根梁配筋相同,截面相同,那么这个开裂扭矩就是固定的,次梁的位置不同会对主梁的扭矩不同,而这个开裂扭矩又是固定的,那么配筋又如何呢?按规范的做饭均取0.4,那么2者计算的配筋结构就不同了,而按国外0刚度的做法,配筋理应相同。这个就是区别吧。我还是更加赞同国内的做法,内力大的地方理应配筋多点;再者这0.4也未必就算考虑了楼板的厚度,我想楼板贡献还有荷载的真实传力途径未必就不能从楼板直接传到柱子上吧。120的板不比以前80的啦,板的刚度作用越来越明显了。
我还是认为,一般的主次梁截面,大多数的次梁那个地方是不会形成铰的,即使你配筋再少。
我再讲一个事情,住宅中梁搭梁是最常见的,这样的楼盖再加上楼板管道的消弱,就容易出问题,现在江苏省已经把楼板最小厚度定为120了。我本人认为这可能也是梁搭梁弊端的一个概念上的优化吧。
说的有些杂了。
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nvslch
2008年03月14日 12:01:09
47楼
整理了思路,系统说一下,与48楼发言有重复,但此处表述更清晰。

先一棍子打死一个:
SATWE里的刚接扭转计算中的扭转折减系数0.4和无刚性板不折减1.0
再打个半死一个:
完全铰接(零刚度法)

先说两点概念:
A.铰接是有前提条件的,在弹性条件下变形而不开裂(或小裂缝)则刚接,如果变形引起开裂,则形成“转动铰”或“塑性铰”。 注意:SATWE程序里是选的“铰”是转动铰而不是塑性铰,是靠构造配筋来保证形成塑性铰,这里的“塑性铰”是指梁端开裂后的次梁内力重分配。
B.次梁和主梁间的扭转是协调扭转,而非纯扭转。

再说理由:
1.主梁的抗扭刚度与次梁端抗弯刚度有关系,当次梁截面较高、主梁截面较窄、次梁无负弯距配筋下,次梁端完全开裂,此时可以认为是完全铰。这时次梁抗弯刚度大于主梁抗扭刚度,铰的形成是不可抗拒的(因为截面的影响大于配筋的影响, 就算配了负筋也可以形成铰,只不过程度差些)。
2.有种刚接和铰接的中间情况,此时,通过配筋的调整,即刚度比的调整,人为造成塑性铰的形成。也就是所谓的塑性调幅和内力重分布。大部分所指的“铰”是这种情况,此时应通过构造配筋来承受一定程度的负弯距和限制裂缝的再发展。
3.铰的形成不仅和刚度比有关,还与主梁转动约束和楼板协调变形能力有关。
1)当次梁端接近主梁根部时,“柱和另方向的框架梁形成的刚度”对次梁的约束作用是明显的,这也是许多时候主梁配筋超限的原因,因为此时控制主梁的不是弯距和剪力,而是扭矩(主梁的局部扭矩与第一根次梁与柱之间距离关系很大,离柱越近,扭矩分配越大)。
2)内力分析是通常通过增大梁的抗弯刚度来考虑楼板对整体结构的影响,楼板对梁的扭转亦有影响。
当抗拒计算时,通过0.4的扭矩折减(即原扭矩值的60%)来考虑梁开裂的内力重分布的情况;实际上,当次梁端接近主梁根部时,楼板对主梁根部的刚度比对主梁中段的刚度影响大的多,因为此时楼板、次梁、主梁、另一方向主梁和柱形成的刚性框之抗扭刚度比主梁中段的抗扭刚度大的多。
A.在SATWE里用一个统一的扭矩折减系数0.4(或0.4~1.0之间值)来考虑不同的约束情况是不妥的。调幅的概念是不超过40%,即系数取0.6~1.0之间,而不是程序里的60%,这个概念可参看【混凝土规范】7.6.16之条文解释或混凝土教材。
B.SATWE里认为无刚性楼板的与次梁端的主梁,扭矩不折减是不符合协调扭转中扭矩折减的概念的,这时系数小些,应为0.6而已。
C.对雨篷等构件引起的纯扭转,系数是1.0是对的。

结论:
主次梁的扭转是协调扭转,这时最好的做法是减弱次梁刚度和板厚,而不是许多书籍推荐的零刚度法(做铰)来解决矛盾。翻开主流的混凝土教材你会发现,都说对零刚度法要慎重使用,一是因为裂缝离散性大,二是构造不易保证铰的出现。SATWE里针对协调扭转的扭距折减系数应设为0.6~1.0之间,针对纯扭转则无扭矩折减。
关于协调扭转,我参考的是【SATWE说明2006.9版】和王振东等编写的【混凝土及砌体结构】教材,大家可以翻翻,也许我理解有误。

暂时想到这么多,希望抛砖引玉,欢迎大家讨论,共同进步!
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ougaogong
2008年03月16日 13:33:34
48楼
回50楼,首先鼓励你花这么多时间研究这个,并把心得分享给大家。
不过我还是觉得你有些说的不够妥当,比如你3.2里面说的“实际上,当次梁端接近主梁根部时,楼板对主梁根部的刚度比对主梁中段的刚度影响大的多,因为此时楼板、次梁、主梁、另一方向主梁和柱形成的刚性框之抗扭刚度比主梁中段的抗扭刚度大的多”,我认为不够妥当,这个是内力协调的结果,如果你把一个固定的弯矩值不管是放到中间还是放到根部,主梁,楼板,柱子的受力形态都是一样的,唯一不同的是主梁支座远端的变形积累。
次梁靠近柱子,是因为这里梁的弹性抗扭刚度大了,所以次梁支座抗转动能力高了,弯矩变大了,主梁扭矩也大了,跨中则相反。
不过可能你是明白的,表达不确切而已。
你的ABC都说的好,至于A似乎没有更加精确的方法,实际工程还是经得起考验的。
你的结论“主次梁的扭转是协调扭转,这时最好的做法是减弱次梁刚度和板厚”我还不赞同,次梁可以减弱,板厚不要减,尤其是非边框梁上的次梁那边的板厚不能减薄。有兴趣可以点按弹性板6试试效果。
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jianzhuxiehui
2008年05月20日 01:50:18
49楼
我也是被这个问题搞昏头了

不过理论上先不管,我关心两点,一是次梁端部按规范配筋
( 第10.2.6条 当梁端实际受到部分约束但按简支计算时,应在支座区上部设置纵向构造钢筋,其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的四分之一,且不应少于两根;)
实际上配下来是有可能大于不点铰的计算配筋的,点铰只是主观理想而已(我有一根次梁,不点铰,下配26,上配7,点铰,下配36,上配0,构造都要9)。请问这怎么考虑,如果允许配2*12的构造钢筋到是没问题,但如果主梁抗弯刚度超好,那么次梁由此形成的较的裂缝恐怕早大于0.3了,虽然按模型要的就是这个效果。

二是就算考虑主梁受扭开裂的内力重分布(虽然板的抗弯作用可以考虑,但有时候会遇到无板的情况,就不忙管)那么主梁开裂后对受弯受剪,甚至受拉的影响到底有多大?是不是只要满足0.3的裂缝,就可以忽略这点影响?那么考虑受扭、弯、剪及内力重分布后的控制裂缝的计算怎么计算的?

在我看来,因为构造负筋以及裂缝宽度的关系,实际的点铰是不存在的,实际是对主梁的开裂后的内力重分布的调幅(包括对板承担弯矩部分的折减,如果有板的话。)
只是功力不够,不知道怎样定量的计算。
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stonejkd
2008年07月02日 15:08:03
50楼
要死了,偶已经彻底被这群高手搞昏了。。。。。。。
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hawkxsq
2008年10月24日 11:06:23
51楼
:Q :Q 昏.。。不知撒时能醒。。
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