PKPM結構設計中鉸接梁的探討

Word版本，下載可自由編輯PKPM結構設計中鉸接梁的探討1.引言

在經濟社會飛快進展的今日，速度成為囫圇社會的代名詞。為了適應這種迅速變化的形勢，建造領域的結構設計也舉行了一些革新，PKPM結構設計軟件在這種環(huán)境中應運而生。。一個好的結構設計關系到建造的質量，關系到業(yè)主的切身利益，在建造設計過程中有著舉足輕重的作用。因此，結構設計工在追求速度的同時，要力求科學、聯(lián)系實際、做到精益求精。下文針對目前PKPM結構設計中如何確定鉸接梁的問題做如下探討。

2.剛接與鉸接的概念

混凝土框架梁之間銜接的方式通常有剛接和鉸接兩種形式。剛接和鉸接都是抱負中的概念。剛接是指能傳遞豎向力和水平力，又能傳遞彎矩的構件互相銜接方式，而鉸接是指能傳遞豎向力和水平力而不能傳遞彎矩的構件互相銜接方式。然而現實中梁的銜接方式通常是介于兩者之間的，普通狀況下，能承受彎矩大銜接方式就稱為剛性，而受力過程中承受較小彎矩時就偏向于形成鉸接。在柔性設計中，即使剛接的節(jié)點在地震力的作用下也會考慮鋼筋屈服而形成“塑性鉸”變成鉸接節(jié)點，也就是原本的框架梁會變成類似簡支梁，從而消耗地震力產生的破壞效果。在設計時，工程師需要按照工程的實際狀況推斷梁的約束狀況、傳遞彎矩的大小，適當給定負彎矩筋的大小，以滿足實際受力的需要。

3.混凝土結構設計中鉸接梁的探討

鉸接梁活動接頭不徹低延續(xù)，根據實際立柱的支承的數目,分為單跨梁,雙跨梁或多跨鉸接梁多種。PKPMSATWE軟件對鉸接梁沒有隱含的定義，需用戶指定。因此結構設計師需要按照工程的實際狀況判定梁是鉸接梁還是其它類型的梁，本文僅就混凝土結構設計中如何確定鉸接梁的問題從以下四個方面做以探討：

3.1主梁直接支撐在框架柱或者主梁平行支撐在剪力墻上

主梁是指將樓蓋荷載傳遞到柱、墻上的梁。主梁不管是抗震的主梁或者是非抗震的主梁，其兩端與豎向受力構件相連，因此主梁與豎向構件銜接處必定傳遞彎矩。同時，在框架結構中框架柱截面比較大，普通可以滿足框架梁支座負彎矩鋼筋的錨固要求；在框剪或者剪力墻結構中，當主梁平行支撐在剪力墻上時，主梁也可以滿足負彎矩鋼筋的錨固要求。因此，在這種狀況下主梁與豎向構件屬于剛接，不需要點鉸。

3.2主梁垂直支撐在剪力墻上

當主梁垂直支撐在剪力墻上時，可以分為以下兩種狀況：

3.2.1剪力墻比較厚，剪力墻的厚度可以滿足主梁負彎矩筋的錨固要求，則主梁與豎向構件的銜接屬于剛接；

3.2.2剪力墻比較薄

3.2.2.1當梁為單跨布置時，剪力墻的厚度不能滿足主梁負彎矩筋的錨固要求，則主梁與豎向構件的銜接可以認為屬于鉸接，在PKPM結構設計時可以點鉸。

3.2.2.2當梁為多夸延續(xù)布置時，延續(xù)梁的端支座處理方法同3.2.1，其中間支座負彎矩筋延續(xù)利用剪力墻，不存在錨固長度的問題，可以認為是剛接。

注：以上剪力墻的薄厚均以bw的大小能否滿足梁的負彎矩筋的錨固要求為標準

3.3次梁支撐于主梁上

次梁：將樓面荷載傳遞到主梁上的梁。為便利講述，以下將次梁和低一級次梁統(tǒng)一稱為次梁，主梁和高一級次梁統(tǒng)一稱為主梁。

當次梁支撐在主梁上時，可以分為以下三種狀況：

3.3.1主梁寬度比較大，可以滿足次梁支座負彎矩筋的錨固要求，即負彎矩筋水平段的錨固長度不小于0.35倍的非抗震時受拉鋼筋的基本錨固長度，總錨固長度不小于La，則次梁與主梁銜接處可以認為是剛接。

3.3.2主梁寬度比較小

3.3.2.1當次梁為單跨布置時，主梁的寬度不能滿足次梁支座負彎矩筋的錨固要求，則次梁在主梁銜接處可以認為是鉸接。

3.3.2.2當次梁為多夸延續(xù)布置時，延續(xù)次梁的端支座處理方法同上面，其中間支座負彎矩筋延續(xù)利用主梁，不存在錨固長度的問題，可以認為是剛接。

3.3.3雖然主梁的寬度可以滿足次梁負彎矩筋的錨固要求，但因主梁的線剛度比次梁的線剛度大無數，此時線剛度大的主梁可視作線剛度小的次梁系的不動鉸支座，則次梁與主梁銜接處可以認為是鉸接。

注：以上主梁寬度的大小均以其否滿足次梁的負彎矩筋的錨固要求為標準

3.4井字梁

井字梁：在同一平面內互相正交或斜交的梁所組成的結構構件。當建造物因功能需要而設計成大空間結構時，可以優(yōu)先考慮井字梁結構樓蓋。但井字梁設計時，井字梁的截面高度普通可取為1/16~1/20,而其周邊支座梁截面普通比井字梁的截面高度高200以上，同時，寬度也比井字梁的大，此時，井字梁周邊支座梁的剛度比井字梁本身大好多，例如：15mx10m的大空間需要布置井字梁樓蓋，設計時井字梁截面取為300mmx550mm，其抗彎剛度為EI=Ex300x550x550x550/12，再乘以中梁的剛度放大系數2.0，則井字梁的實際抗彎剛度為EI=Ex300x550x550x550/6，邊支座梁截面取為400mmx800mm，其抗彎剛度為EI=Ex400x800x800x800/12，再乘以邊梁的剛度放大系數1.5，則井字梁的實際抗彎剛度為EI=Ex400x800x800x800/8，則邊支座梁與井字梁線剛度之比為3.0。則井字梁與周邊支座梁處可以認為是鉸接，而且有的地方還將此要求寫進了地方標準。

4.軟件設計時對鉸接的處理

4.1梁的鉸接處理

在框剪結構中，連梁在結構中起著協(xié)調剪力墻和框架變形的作用，它在梁端承受很大的彎矩和剪力。因為跨度或荷載的緣由，連梁在實際工程中往往有著很大的斷面積,梁端承受的內力很大。這時候可以將連梁與剪力墻相連端的銜接方式處理成鉸接。經過處理后，結構整體剛度會降低,自振周期會隨之增大,層間和整體之間的位移也會有一定程度的增大。這樣處理后，能充分滿足鋼筋混凝土高層建造在結構設計與施工規(guī)程中有關位移的規(guī)定。簡化處理后，連梁與剪力墻之間的約束將會得到削弱,同時柱子在縱向承受的軸力將會變大。因此在處理前應充分分析連梁端部配筋,視狀況打算是否采納鉸接處理。

4.2次梁的鉸接處理方式

因為主梁對次梁的約束作用,當次梁的邊支座為梁時,會在其梁梁端產生相應的負彎矩和一定程度的扭矩。當次梁逼近主梁支座時,相應的主梁受到的扭矩會變得很大,這樣會導致配筋困難,梁截面也將很難滿足相關規(guī)范的要求。這時候，我們可以將次梁梁端處理成鉸接，從而減小主梁受到的扭矩。圖1所示狀況中,L-2為單跨簡支梁，支撐在L-1上,L-3同樣支撐于L-1上,L-1和L-2、L-3之間互相支撐發(fā)生作用。分析可以得知，AB段會受到很大的扭矩。L-2、L-3與L-1深化支座鋼筋的錨固長度很簡單在設計和施工中忽視。這時候可以人為地將A、B點鉸接處理。圖2中,L-2為單跨簡支梁,L-1為兩跨延續(xù)梁。它的彎矩圖為圖3,M4M2、M6M3。L-2跨中增強了一個彈性支座，L-1按一跨懸挑梁設計。假如L-1挑出長度較小，那么彎矩值會相差很大。但因為L-1的斷面較小,這將會增強L-1配筋的難度。這時候應當處理成鉸接。

第2種狀況中,次梁將在PM中不作為參與整體計算的項目輸入。這樣得到的計算結果還是比較抱負的。第1、3種狀況最好能作為彎矩塑性銜接處理。惟獨這樣才會得到比較臨近實際狀況的計算模型?，F有些三維整體計算軟件對于三維空間非線性反應分析的討論的功能還比較薄弱。但隨著計算機技術的不斷進展，我們信任一定會浮現一種越發(fā)抱負的、越發(fā)貼合實際的計算模型的計算程序。

5.結束語

本文就四個方面向PKPM結構設計過程中常常碰到的次梁點鉸問題舉行了探討。固然，鉸接處理只是一種結構計算時的一種簡化處理辦法，在實際工程中純鉸接的銜接是不存在的，所以在結構設計時，還要按照工程的實際狀況在次梁的支座處增設負彎矩筋，同時也要滿足最小配筋率的要求。

但并不是增設的負彎矩筋越大越好，由于次梁的負彎矩，亦就是次梁傳遞給主梁的