豎向荷載作用下框架梁端剪力計(jì)算問題探討

閆麗娟 代本明

(1.青島理工大學(xué)琴島學(xué)院，山東青島 266100; 2.卓越置業(yè)集團(tuán)(青島)有限公司，山東 青島 266000)

0 引言

在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是目前較常用的結(jié)構(gòu)體系，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定:框架梁在豎向荷載作用下考慮塑性內(nèi)力重分布時(shí)要對(duì)梁端彎矩進(jìn)行調(diào)幅，裝配整體式框架調(diào)幅系數(shù)為0.7～0.8，現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)為 0.8～0.9，而梁端剪力是按彎矩調(diào)幅前求解，還是按彎矩調(diào)幅后求解，規(guī)程中并未給出明確規(guī)定，各教科書、各設(shè)計(jì)院及各程序的處理則不盡相同，文獻(xiàn)［2］是按彎矩調(diào)幅前梁端彎矩求解的剪力，文獻(xiàn)［3］是按彎矩調(diào)幅后梁端彎矩求解的剪力。這就給教學(xué)工作和實(shí)際設(shè)計(jì)工作帶來一些問題，因此有必要對(duì)梁端剪力計(jì)算方法進(jìn)行統(tǒng)一。

1 實(shí)例計(jì)算

現(xiàn)以文獻(xiàn)［2］中第13章《現(xiàn)澆混凝土多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例》為例(見圖1，圖2)，說明兩種計(jì)算方法的差異。

圖1 計(jì)算簡(jiǎn)圖

1.1 示例資料

某六層辦公樓，采用現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，縱向柱距3.9 m，橫向三跨，跨度分別為6 m，2.5 m，6 m;柱截面尺寸為300 mm×450 mm，邊跨梁截面尺寸為250 mm×500 mm，中跨梁截面尺寸為250 mm×500 mm;現(xiàn)澆樓板厚100 mm。

計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖1。

1.2 計(jì)算結(jié)果

選取第四層邊跨AB梁進(jìn)行梁端剪力計(jì)算，計(jì)算內(nèi)力圖見圖2，圖3，計(jì)算結(jié)果見表1，表2。

圖2 第四層AB跨梁彎矩圖

圖3 第四層AB跨梁剪力圖

表1 按文獻(xiàn)［2］方法求解的梁端剪力

表2 按文獻(xiàn)［3］方法求解的梁端剪力

由此可以得知，相同的計(jì)算方法，采用調(diào)幅前彎矩和調(diào)幅后彎矩計(jì)算得出的梁端剪力有一定的差別，而且采用調(diào)幅前彎矩計(jì)算得出的梁端剪力要大于采用調(diào)幅后彎矩計(jì)算得出的梁端的剪力。

2 彎矩調(diào)幅原理及抗剪設(shè)計(jì)機(jī)理

框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算時(shí)，采用了節(jié)點(diǎn)剛性假定，即框架剛性節(jié)點(diǎn)在荷載作用下各桿件間的夾角不變。一般來說，裝配整體式框架結(jié)構(gòu)很難做到這點(diǎn);即使是現(xiàn)澆框架，由于允許帶裂縫工作，所以構(gòu)件開裂后很容易在梁端形成塑性鉸，從而桿件夾角會(huì)發(fā)生一定的變化。另一方面，為了施工方便，往往希望減少梁端部的鋼筋數(shù)量，于是進(jìn)行梁端彎矩調(diào)幅人為地降低梁端彎矩。這樣，調(diào)幅的原因就包括兩個(gè)，一個(gè)是節(jié)點(diǎn)剛性假定;另一個(gè)是塑性內(nèi)力重分布。

當(dāng)框架梁配筋適當(dāng)時(shí)，正截面發(fā)生的破壞是延性破壞，而斜截面發(fā)生的破壞為脆性破壞，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，抗震設(shè)計(jì)原則中要求的“強(qiáng)剪弱彎”也是基于正、斜截面這兩種不同的破壞性質(zhì)提出的，即通過設(shè)計(jì)，使得梁的正截面破壞先于斜截面破壞。所以需要對(duì)斜截面進(jìn)行更強(qiáng)的抗剪設(shè)計(jì)，而如果計(jì)算梁端剪力時(shí)采用了調(diào)幅后的彎矩，即相當(dāng)于考慮了塑性內(nèi)力重分布，這種計(jì)算方法算出的剪力會(huì)比按彈性方法(按調(diào)幅前彎矩計(jì)算剪力為彈性計(jì)算方法)算出的剪力偏小，這樣一方面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備降低，另一方面很難實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)剪弱彎”。

由上述彎矩條幅原理及抗剪設(shè)計(jì)機(jī)理可知，計(jì)算梁端剪力時(shí)應(yīng)采用調(diào)幅前彎矩進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

框架梁在豎向荷載作用下計(jì)算梁端剪力時(shí)，要按梁端調(diào)幅前彎矩計(jì)算得出，而不是按調(diào)幅后彎矩計(jì)算得出。

［1］李少泉.豎向荷載下框架梁端彎矩調(diào)幅問題的討論［J］.工業(yè)建筑，2000(3):59-60.

［2］天津大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，東南大學(xué).混凝土結(jié)構(gòu) 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(中冊(cè))［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］曾清華，趙 偉.豎向荷載下加勁鋼板剪力墻力學(xué)性能研究［J］.山西建筑，2013，39(1):27-29.

［4］羅福午，方鄂華，葉知滿.混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)(下冊(cè))［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995:161-162.

［5］錢海靜.框架梁端剪力值確定［J］.遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(33):12-13.