连梁的内力调整概念和设计建议

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1.为什么连梁内力要调幅? 这主要是由联肢墙可能的破坏机制决定。一般来说结构工程师希望联肢墙能够实现“强墙弱连梁”的延性破坏机制,这就要求部分早期破坏的连梁产生塑性铰,但能保持承载力不下降过多,同时产生内力重分布使大部分或全部连梁的破坏先于墙肢。一般满足联肢墙“强墙弱连梁”的要求可适当折减连梁的承载力。当然对延性要求不太高的非抗震结构设计,不一定需要采用这种理念。 (图片来源于网络,侵权删)

1.为什么连梁内力要调幅?

这主要是由联肢墙可能的破坏机制决定。一般来说结构工程师希望联肢墙能够实现“强墙弱连梁”的延性破坏机制,这就要求部分早期破坏的连梁产生塑性铰,但能保持承载力不下降过多,同时产生内力重分布使大部分或全部连梁的破坏先于墙肢。一般满足联肢墙“强墙弱连梁”的要求可适当折减连梁的承载力。当然对延性要求不太高的非抗震结构设计,不一定需要采用这种理念。


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(图片来源于网络,侵权删)


2.怎么进行内力调整?

目前对连梁进行内力调整的方式主要有三个:a,内力调幅,即对完全弹性分析的连梁内力(弯矩)进行调整,直接降低连梁的内力设计值;b,连梁刚度折减,弹性计算的时候将连梁的刚度进行折减,从而减小连梁的内力,高规规定连梁的刚度折减系数不小于0.5;c,上述两个方法连用。


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(图片来源于网络,侵权删)


3.如何确定内力调整的幅度?

前提条件:无论采用何种内力调整方式,要保证的是连梁在正常使用条件下的裂缝宽度的要求,更不能屈服,同时连梁的内力不得低于风荷载标准组合和小震标准组合的内力。

一般的教材或者论文中都会提到或者建议内力调整系数,比如“…经全部调幅(包括计算中连梁刚度折减和对计算结果的后期调幅)后的弯矩设计值不小于调幅前(完全弹性)的0.8倍(6、7度)和0.5倍(8、9度)。”-见朱炳寅老师的连梁超筋处理一文。

事实上,我们可以通过对上述前提条件的分析,推导出合理的连梁限值要求。建议限值如下:

一般来说当地震力大于1.4倍风荷载内力时,地震组合决定连梁的承载力,此时内力调整总幅度需大于0.6,这种情况一般发生于地震烈度高或风荷载小的时候,比如8,9度抗震的较低结构。

当地震力小于1.4倍风荷载内力时,风荷载组合决定连梁的承载力,此时内力调整总幅度需大于0.8,这种情况一般发生于地震烈度低或风荷载大的时候。比如6,7度抗震的较高结构。当然对具体项目确定具体的合理限值要求是正确的思路。


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(图片来源于网络,侵权删)


4.连梁刚度折减和内力调幅的关系

理论上,对于正常设计的连梁(比如整体系数在3以上)一般情况下当刚度折减系数达到0.5的规范下限要求时,相应连梁的内力调整幅度可大于0.8。

因此在高设防烈度区,结构中仅部分连梁超筋的时候,可考虑适当放宽刚度折减系数限值或补充适当的内力调幅。当然前提是要掌握连梁的受力特征和总内力调幅限值的要求。


5.一些注意点

首先,连梁内力调幅是在连梁实现“强剪弱弯”破坏机制的基础上进行的;其次直接折减刚度有可能低估连梁弹性内力,导致连梁正常使用的裂缝宽度超限.

一般,对于非抗震的结构或风主导的超高结构,不宜对连梁进行刚度折减,可通过其他措施控制其刚度和延性的平衡;而对于竖向荷载荷载占较大比重的连梁,内力调幅需具体评估。


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