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梁刚度放大取值分析

         计算结果分析:

        1、点选矩形梁转T形梁和梁刚度放大系数按规范取值,两者计算出来的梁刚度是一致的,进而得出两者计算出来的整体刚度、周期及地震作用在理论上是一致的;
        2、同时点选矩形梁转T形梁和梁刚度放大系数按规范取值,前者会覆盖后者,既程序不仅在刚度上考虑(进而影响到内力)板翼缘,在配筋时也是按T形截面计算;只点选后者则程序按考虑板翼缘刚度放大后矩形截面计算配筋,通过对比,按T形截面计算配筋,底筋可节约10%左右,但部分梁的支座负筋可能会有所增加,从经济成本的角度考虑,实际工程中可采用砼矩形梁转T形梁进行梁跨中配筋,对于支座负筋,由于实际配筋是将按T形梁计算所得配筋放置在矩形梁里,而板与梁是整浇在一起,计算中并未考虑板筋的影响,故从安全角度考虑,也是可取的;点选矩形梁转T形梁后梁的挠度和裂缝宽度都会增加10%左右;
        3、自定义中梁刚度放大系数为2(边梁为1.5)时(通过对比,按规范取值的梁刚度系数部分会大于2,部分会小于2,与梁高及翼缘有关),PKPM中习惯上梁都按主梁输入,有的主梁被打断会出现一根梁各段刚度系数不一致的情况,故自定义中梁刚度放大系数为2将会更接近实际情况,此时计算出来的结构整体刚度一般会大于按规范取值时的刚度,进而层间位移角会有所降低。
        相关规范:
        1、《高规》5.2.2条文说明:通常现浇楼面的边框架梁(刚度增大系数)可取1.5,中框架梁可取2.0。当框架梁截面较小而楼板较厚或者梁截面较大而楼板较薄时,梁刚度增大系数可能会超出1.5-2.0的范围,因此规定增大系数可取1.3-2.0。
        分析:
        1、在PKPM中当采用刚性楼板的假定计算时,程序在梁的计算时,只能计及无翼缘的矩形截面梁刚度,因此需要梁刚度放大系数来近视考虑现浇楼板对梁刚度的贡献。(朱炳寅-建筑结构设计问答及分析)
        2、考虑部分楼板作用形成T形梁,将框架梁抗弯刚度乘于1.5~2.0的放大系数后,计算梁的配筋会加大,再加上板的钢筋,使梁刚度加大,即实际承载力大于梁端弯矩,因此,对于抗震等级为二、三级的构件(只有当构件抗震等级为9度一级时,规范才要求按照梁的实配钢筋反算柱端弯矩),按刚度放大后梁的配筋设计形成的是“强梁弱柱”。(抗规主编王亚勇)
        3、楼板一般与梁一起现浇,两者结合良好,共同工作能力强,可显著提高梁的抗弯刚度和抗弯承载力:(1)梁端承受正弯矩时,楼板和框架梁共同组成T形截面,增加了框架梁的受压区宽度;(2)梁端承受负弯矩时,楼板内配筋相当于增加了框架梁的负筋。如果在计算配筋时仍将梁刚度放大,这样得到的梁端弯矩比按矩形截面梁得到的结果有所增大,但相应梁端抗弯纵筋仍全部配置在梁矩形截面内,同时楼板仍按自身受力考虑另外在楼板中配筋,而实际在按规范公式计算“强柱弱梁”时,通常不考虑楼板内与梁平行的钢筋。国内外许多学者的研究表明,楼板内的钢筋会使框架梁的实际抗弯承载力增大20%-30%,甚至有些情况会增大近一倍,楼板配筋对框架梁端实际受弯承载力的增大,在大多数情况下都会使得结构不满足“强柱弱梁”的要求。(清华教授叶列平)
        3、汶川地震破坏的房屋基本都是柱端出现问题,而不是梁开裂,即设计都没有实现“强柱弱梁”,地震时应允许梁开裂,出现铰刚度退化而耗能。
        4、计算宏观指标时(周期、位移等),按梁刚度放大系数取2后的刚度模型计算,刚度模型只与混凝土构件尺寸有关,与钢筋无关,配筋时梁刚度放大系数取为1.5,即取两个模型各自符合概念设计的结果,这才是科学、规范、严谨,安全性应看实际,而不是形式。
        结论:
        地震控制时,计算指标将中梁刚度放大系数取为2,计算配筋将中梁刚度取为1.5。
        非地震控制时,计算指标和配筋都将中梁刚度放大系数取为2。