对梁刚度调整的一点建议

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【摘 要】针对《高层建筑混凝土结构技术规程》[１]有关梁和楼板连成一体的T形梁的刚度调整的规定进行了分析，提出了自己的一些看法，并通过程序设计应用、手算举例分析了如何调整，目的是使设计合理、施工符合要求。

【关键词】T形梁；刚度调整；设计合理

1 引言

[1]中5.2.2条规定：在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。楼面梁增大系数可根据翼缘情况取为1.3～2.0。对于无现浇面层的装配式结构，可不考虑楼面翼缘的作用。由于[1]中没有给出具体的量划值，所以设计时应根据具体情况具体分析。

2 设计分析

高层建筑一般采用现浇楼面和装配式楼面，楼板作为梁的有效翼缘形成T形等截面梁，提高了楼面梁的刚度，从而也提高了结构整体的侧向刚度，因此结构整体计算时应予考虑。作为梁翼缘的楼板宽度取值和楼板的厚度、跨度、边界条件以及配筋构造有关，一般梁每侧翼缘宽度可取为楼板厚度的6倍左右。当近似以梁刚度增大系数考虑时，应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例予以确定。

一般情况下，现浇楼板作为楼面梁的有效翼缘，仅在结构整体计算时在正常使用极限状态时考虑，在承载能力极限状态时往往不予考虑，而作为结构的安全储备。一般高层建筑结构的计算往往不必整体考虑楼板的面外刚度，避免过高的估计了结构的整体刚度。一般结构的楼板厚度相对于楼面梁是比较小的，其面外刚度对结构的整体刚度贡献不能估计过高。当结构整体计算模型中考虑了现浇楼板的面外刚度时，梁单元计算中不应再考虑额外的刚度增大系数。

对于无现浇面层的装配式结构，虽然有现浇板缝等构造做法，一定程度上也起到梁的翼缘作用，但作用有限，且不同的构造做法差异较大，因此整体计算时可不考虑楼面翼缘的刚度贡献。

3 调整方法

考虑梁的刚度放大系数梁端弯矩设计值增大配筋增大梁端截面强度增大强柱弱梁关系偏于不满足。抗震规范上(6.2.2条)写得很清楚:在梁柱交接处,柱端弯矩设计值>1.1~1.4。最不利工况下的梁端弯矩设计值,所以无论梁端弯矩设计值如何变化,只要工程师在配筋时不要过分地给梁端多配筋(使得梁端截面强度远远大于其设计值),那么强柱弱梁的关系是不会改变的!需要注意的是,规范在 ΣMc > 1.1~1.4*ΣMb 这个公式中似乎没有考虑楼板对梁强度的贡献(注意这里说的楼板贡献和梁的刚度放大系数是两码事!),梁端的强度被低估了。按照这个逻辑:梁端弯矩设计值增大(考虑梁的刚度放大系数) 梁端配筋增大柱配筋由 ΣMc>1.1~1.4*ΣMb 控制楼板的配筋不会改变,因此楼板的翼缘作用相对较小(梁端强度增大了) ΣMc>1.1~1.4*ΣMb 这个公式偏于保险强柱弱梁偏于满足!反之,梁端弯矩设计值减小(不考虑梁的刚度放大系数) 梁端配筋减小柱配筋仍旧由 ΣMc>1.1~1.4*ΣMb 控制楼板的配筋不会改变,楼板的翼缘作用相对较大ΣMc > 1.1~1.4*ΣMb 这个公式偏于不保险强柱弱梁偏于不满足，所以应该考虑梁的刚度放大系数比较好。

3.1 框架梁的惯性矩，可结合[1]中条文说明的规定：对边框架梁I=1.5Ir，中部框架梁I=2.0Ir，装配整体式框架梁I=Ir，以上式中的Ir代表梁截面矩形部分的惯性矩。

3.2 对于楼板厚度过厚或过薄、梁截面过大或过小时，可通过对典型梁截面的惯性矩计算，确定相应的刚度增大系数。

3.3 采用的电算程序考虑弹性楼板模型计算时，对现浇楼板作为梁翼缘的影响由于程序已经考虑，此时取I=1.0Ir。

3.4 在现浇混凝土空心楼板中，由于单向填充空心管引起的楼板各向异性，在平行和垂直于填充空心管方向，宜取用不同的梁刚度增大系数。

3.5 注意梁刚度增大系数对按弹性楼板假定计算的梁和连梁不起作用。

4 程序设计软件如何实现

程序内部只调整梁的抗弯刚度。①当梁两侧没有楼板时，程序自动不调整梁的刚度。②当梁两侧均有楼板且均为刚性板时，程序内部取对中梁的刚度调整系数Bk；③当梁两侧均有楼板且均为弹性板时，程序内部不调整梁的刚度，两侧弹性板的影响将以楼板刚度形式反映到结构中；④当梁两侧均有楼板且一侧为刚性板另一侧为弹性板时，程序内部取对边梁的刚度调整系数(1+Bk)/2，另一侧弹性板的影响将以楼板刚度形式反映到结构中；⑤ 当梁仅有一侧有楼板且为刚性板时，程序内部取对边梁的刚度调整系数(1+Bk)/2；⑥ 当梁仅有一侧有楼板且为弹性板时，程序内部不调整梁的刚度，一侧弹性板的影响将以楼板刚度形式反映到结构中；

边梁和中梁刚度调整系数的输入位置：结构>模型控制/刚度调整系数。用户也可定义梁为边梁或中梁：分析设计>构件类型>修改构件类型/梁。

当有异形的梁截面或柱截面时，用户按照矩形截面输入后可以手动调整截面的各刚度值，命令位置：分析设计>调整系数>截面刚度调整。

5 例子

有一现浇楼面，梁截面尺寸为300mm×550mm，求梁的惯性矩。

在计算结构内力和位移时，要考虑现浇楼面对梁刚度的影响，取增大系数为2，得到

6 结论

6.1 论文是对有关实际工程的总结，希望有一定的参考价值。

6.2 当近似以梁刚度增大系数考虑时，应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例予以确定。有现浇面层的装配式楼面梁刚度增大系数可适当减小。

6.3 采用钢框架混凝土筒体和型钢混凝土框架混凝土筒体的结构由于主梁顶面设置的栓钉比较多，与楼板的连接较好，所以应该考虑主梁的刚度放大；次梁从经济或安全方面考虑不宜考虑刚度放大，因为次梁的栓钉较稀。

6.4 个人认为梁刚度放大也是基于考虑“强柱弱梁”的要求。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)中国建筑工业出版社,2002北京

[2]中华人民共和国国家标准,《建造抗震设计规范》(GB50011―2010)中国建筑工业出版社,2010北京

作者简介：

栾长月；出生年月1969.4.10；性别：男；职称：工程师。