梁支座配筋太大，怎么办？

来源：土木吧

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　作者：赵珊珊，中国建筑科学研究院有限公司，北京构力科技有限公司

　　梁支座配筋太大怎么办？可在结构设计中对于框架梁考虑塑性内力重分布的设计方法，也就是对梁端负弯矩进行调幅。

　　

　　1 规范规定

　　高规5.2.3 规定在竖向荷载作用下，可考虑框架梁端塑性变形内力重分布对梁端负弯矩乘以调幅系数进行调幅，并应符合下列规定：

　　1 装配整体式框架梁端负弯矩调幅系数可取为0．7～0．8，现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0．8～0．9；

　　2 框架梁端负弯矩调幅后，梁跨中弯矩应按平衡条件相应增大；

　　3 应先对竖向荷载作用下框架梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合。

　　2 程序实现

　　在程序中，可以通过参数定义——调整信息1——梁端弯矩调幅中参数控制，程序默认梁端负弯矩调幅系数为0.85，用户可以手动进行修改（见图1），也可以在特殊梁中对单根梁指定调幅系数（见图2 特殊梁定义）。

　　

　　程序会自动对不调幅梁进行判断，如果需要，用户可以在“设计模型前处理—特殊梁”中修改为不调幅梁，或修改调幅系数为1。

　　对梁来说，尤其当梁被次梁打断成若干段后，怎样得到正确的调幅后内力尤为重要。由于调幅只与主梁两端的负弯矩有关，而与跨中正弯矩无关，如图中A、B、C三点的调幅与其各处的弯矩Ma、Mb、Mc无关，因此被打断主梁的中间某段的调幅就带来问题，因为它与两端部的梁段有关。程序在处理这类调幅问题时采用如下策略：

　　(1) 通过平面搜索，找出各段主梁以及它们是由几段梁组成的信息；

　　(2) 记录主梁中各段梁的梁号，记录各主梁两端的梁号和节点号；

　　(3) 找出该主梁两支座端的负弯矩；

　　(4) 求出主梁各段的调幅幅度，即图中的Ta、Tb、Tc；

　　(5) 对跨中进行正确的调幅。

　　

　　进行活荷载不利布置计算时，每解一种加载工况，对每根梁要重复上述(1)~(5)的步骤，因此调幅在活荷不利布置计算中要花去较多的机时。

　　程序在荷载组合时先对恒、活工况下梁的弯矩进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合。

　　现在程序中给出了两种调幅方式，一种是以竖向支座作为判断主梁跨度的标准（即主梁端部有柱或墙则认为是竖向支座），以竖向支座处的负弯矩调幅量插值得出跨中各截面的调幅量。在实际工程中，刚度较大的梁有时也可作为刚度较小的梁的支座存在。新版程序增加了“通过负弯矩判断调幅梁支座”的功能，程序自动搜索恒载下主梁的跨中负弯矩处，也将其作为支座来进行分段调幅。

　　

　　图4 模型示意图

　　3 案例说明

　　将标记的主梁单独切片取出，分析说明“通过竖向构件判断调幅梁支座”（以下简称“竖向构件”）和“通过负弯矩判断调幅梁支座”（以下简称“负弯矩”）两种判断调幅方法对于梁内力的影响。其中，结构为8.4m*16.8m的框架结构，次梁跨度均为4.2m。

　　
图5 竖向构件判断调整前后梁恒载弯矩图

　　

　　图6 负弯矩判断调整前后梁恒载弯矩图

　　对于有竖向构件处，两种调整方法得到的调幅是一致的，调幅计算如下：

　　

　　对于主梁跨中没有竖向构件位置，两种调整方法得到的调幅是不同的。

　　对于竖向构件方法，以竖向支座处的负弯矩调幅量插值得出跨中各截面的调幅量，调幅计算如下：

　　
对于负弯矩方法，程序将负弯矩位置作为支座，调幅计算如下：

　　

　　4 不调幅梁的程序判断条件

　　1. 次梁默认为不调幅梁

　　程序搜索连续梁串的端部，如果有竖向构件（不管是一端有竖向构件还是两端都有竖向构件），则判断为主梁；对于梁段两端都没有竖向构件时，程序判断为次梁。

　　程序默认对两端都有竖向构件的主梁做调幅，对只有一端有竖向构件的主梁不进行调幅（如此，悬挑梁也不进行调幅）。程序默认对次梁不做调幅。

　　2. 刚性梁默认为不调幅梁（包括用户自定义刚性梁及程序判断的刚性梁）

　　3. 钢梁默认为不调幅梁

　　4. 两端铰接梁为不调幅梁

　　5. 转换梁默认为不调幅梁

　　6. 连梁默认为不调幅梁

　　在特殊梁中，可以将梁不调幅梁定义为调幅梁进行计算。将不调幅梁定义为调幅梁计算时，需要注意。

　　修改属性后的调幅梁，调幅梁段的判断是不同的。

　　1. 通过竖向构件判断调幅梁支座

　　（1） 梁的两端，作为调幅支座（无论有无支座，有无负弯矩）；

　　（2） 向梁中间搜索，找出两个节点中间存在负弯矩的梁端，作为支座；

　　（3） 按照连续梁方式，以支座确定每个调幅梁段，在调幅梁段内进行调幅；

　　（4） 梁端弯矩为正弯矩或为0，调幅为0。

　　2. 通过负弯矩判断调幅梁支座

　　（1） 通过平面搜索，找出梁的两端，判断其是否满足竖向构件/支撑/负弯矩中任意一项，如果满足，则可以作为支座，如果不满足，则不能作为支座；

　　（2） 向梁中间搜索，找到两个节点中间存在的负弯矩的梁端，作为支座；

　　（3） 对于每个调幅梁段，梁两端必须都有支座才能作为调幅梁，否则不进行调幅。

　　接下来以一段连续次梁作为案例进行说明。模型示意图见 图11 模型示意图。

　　

　　模型未进行特殊定义前的分布如图12 模型所示，梁端都有竖向构件的梁默认为调幅梁，一端在竖向构件的梁为不调幅梁（图12 梁1，梁2），两端在梁上的梁为不调幅梁（图12 梁3）。

　　

　　图12 模型默认定义

　　

　　图13 模型修改定义

　　将梁1和梁3定义为调幅梁，并将梁1右端节点定义为铰接，梁3左端I节点定义为铰接，按照竖向构件判断调幅和按负弯矩调幅方法得最终判断是不同的。

　　对于竖向构件判断方法（详图14 竖向构件方法梁的调幅），梁的两端自动判断为支座，即Ⅰ节点和Ⅳ节点自动判断为支座，跨中Ⅱ节点和Ⅲ节点有负弯矩，判断为支座，整垮梁分为三段进行调幅。

　　图14 竖向构件方法梁的调幅

　　对于按负弯矩判断方法如图15，对于梁左端Ⅰ节点，由于前处理定义为铰接，弯矩为0，根据负弯矩的判断方法，竖向构件/支撑/负弯矩三者均不满足，无法定义为支座，则Ⅰ节点和Ⅱ节点所在梁端无法形成两个支座，未进行调幅；跨中Ⅱ节点和Ⅲ节点有负弯矩，判断为支座，进行调幅；Ⅳ节点弯矩为3.0，满足负弯矩条件，形成支座，与Ⅲ节点之间的梁形成调幅梁，并进行调幅；

　　

　　图15 负弯矩方法梁的调幅

　　

5 小结

　　《高规》5.2.3条文说明：在竖向荷载作用下，框架梁端负弯矩往往较大，配筋困难，不便于施工和保证施工质量。因此允许考虑塑性变形内力重分布对梁端负弯矩进行适当调幅。

　　程序中先判断结构中的主次梁，而后判断调幅梁和不调幅梁，在后续计算中，会对调幅梁的竖向荷载进行调幅，再与水平作用产生的框架梁弯矩进行组合。

　　由于工程的复杂性，程序给出了两种调幅方式：通过竖向构件判断调幅梁支座和通过负弯矩判断调幅梁支座，两种调幅方式对弯矩调幅的处理会有不同，需要谨慎选择。