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关于钢筋混凝土结构中梁构造的一些理解

发布时间:2016-07-14  文章来源:王明聪  浏览量:[]

(四川自力建筑勘测设计有限公司  四川  泸州  646000)

摘要:梁在钢筋混凝土结构中很常见,除板柱-剪力墙结构外,几乎所有的钢筋混凝土结构中均设置有梁,梁作为整个结构的主要的水平传力构件,对于整个结构的安全起着至关重要的作用,是板面荷载与柱、墙之间联系的传递枢纽,也可作为柱与墙、柱与柱之间的纽带。在结构设计中,不仅仅要满足计算的要求,同时也应要满足构造的要的,梁也同样需要同时计算和构造的要求,计算与构造均很重要,故结构设计中构造应给予足够的重视。

关键词:框架梁、悬臂梁、简支梁、连梁、构造。

引言:结构设计中应重视构件的构造要求,梁的构造也会影响着整个结构的安全性能,故结构设计中构造应重视梁的构造。

在21世纪的今天,我国经济建设在飞速的发展,城市现代化的步伐越来越快,每个城市中建筑物都像是雨后春笋一样拔地而起。中华人民共和国在腾飞,人们的经济和生活水平在迅速的提升,人们的建筑的要求也越来越高,使得建筑行业在社会发展的同时日益更新着,从而对建筑设计人员的素质要求也越来越高,对建筑的安全也更加的重视。在今天,任何安全事故均会成为全国舆论的焦点,足以证明人们对人生安全的重视程度,所以,作为结构设计人员更应把建筑结构的安全放在第一位。

梁根据受力特性分为基础梁、承台梁、框支梁、框架梁、连梁、悬臂梁、次梁、圈梁等。

基础梁简单说就是在地基土层上的梁。基础梁一般用于框架结构、框架剪力墙结构,框架柱落于基础梁上或基础梁交叉点上,其主要作用是作为上部建筑的基础,将上部荷载传递到地基上。

承台梁,顾名思义,承受上面重大荷载的。而承台梁便是在承台为桩的时候,在桩口起的地梁,一般比承重梁配比高,结构要求高。它的作用是为了承受上面巨大的荷载,加强基础的整体性,承台一般应用于高层建筑的基础结构中。

框支梁的由来:因为建筑功能要求,下部大空间,上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地,而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。

框架梁(KL)是指两端与框架柱相连的梁,或者两端与剪力墙相连但跨高比不小于5的梁。现在结构设计中,对于框架梁还有另一种观点,即需要参与抗震的梁。纯框架结构随着高层建筑的兴起而越来越少见,而剪力墙结构中的框架梁主要则是参与抗震的梁。

连梁是指在剪力墙结构和框架-剪力墙结构中 ,连接墙肢与墙肢 ,连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。连梁一般具有跨度小、截面大 ,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。

悬臂梁是指梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座,另一端为自由端(可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力)。

次梁是在主梁的上部,主要起传递荷载的作用。在主梁和次梁的交接处,可以把主梁看成是次梁的支座(固定支座)。次梁的钢筋伸入主梁的长度只要满足锚固长度的要求即可。

圈梁是指在房屋的基础上部的连续的钢筋混凝土梁也叫地圈梁(DQL);而在墙体上部,紧挨楼板的钢筋混凝土梁叫上圈梁。圈梁是沿建筑物外墙四周及部分内横墙设置的连续封闭的梁。其目的是为了增强建筑的整体刚度及墙身的稳定性。圈梁可以减少因基础不均匀沉降或较大振动荷载对建筑物的不利影响及其所引起的墙身开裂。在抗震设防地区,利用圈梁加固墙身就显得更加必要。

A、 梁截面尺寸宜符合下列各项要求:

1、截面宽度不宜小于200mmm;

2、截面高宽比不宜大于4;

3、净跨与截面高度之比不宜小于4。

B、梁的一些构造要求的理解:

1、梁端计入受压钢筋的混凝土受压高度和有效高度之比,一级不应大于0.25,二级、三级不应大于0.35。

截面混凝土的相对受压区高度影响梁的塑性转动量,而梁的变形能力主要取决于梁端的塑性转动量。当相对受压区高度为0.25至0.35范围时,梁的位移延性系数可达到3~4。所以通过控制梁端计入受压钢筋的混凝土受压高度和有效高度之比,可很好的保证梁的延性。计算梁端相对受压区高度时,宜按梁端截面实际受拉和受压钢筋面积进行计算。

2、梁端截面的底面和顶面的纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于0.5,二级、三级不应小于0.3,四级和非抗震不小于0.25。

梁端截面的底面和顶面的纵向钢筋配筋量的比值对梁的变形能力也有较大的影响,梁端底面钢筋可增加负弯矩时的塑性转动能力,还能防止地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重,从而影响承载力和变形能力的正常发挥。

3、梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径也有相应的要求,当梁端纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,箍筋的最小直径数值应增大2mm。

当梁端纵向受拉筋配筋率较大时,容易发生脆性破坏,所以,为防止因钢筋过多,在钢筋受拉屈服前,混凝土先被压碎,发生脆性破坏, 当梁端纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,箍筋的最小直径数值应增大2mm。

4、一些关于梁钢筋的其他构造:

梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5%,沿梁全长顶面和地面的配筋,一级和二级不应少于2根14,三级、四级不应少于2根12。

一、二、三级框架梁内贯通中柱的每根纵向钢筋直径对框架结构不应大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20,或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20;对其他结构类型的框架不宜大于矩形截面柱在该方向截面尺寸的1/20或纵向钢筋所在位置圆形截面柱弦长的1/20。

梁端加密区的箍筋肢距,一级不宜大于200mm和20倍箍筋直径的较大值,二级、三级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值,四级不宜大于300mm。

上述几条的构造均是梁的变形能力和延性的有力保证,在结构设计时,宜严格执行,特别是高烈度地区更应给予足够的重视。

C、一些工程中常见梁的特别构造要求:

a、悬臂梁

1 框架悬臂梁悬挑的抗震要求:

一般情况下,悬挑梁的底部没必要按照框架梁要求设计,当悬挑梁顶部钢筋较多时可设置适量的构造钢筋(受压钢筋),即:可按上文所述构造要求,梁端截面的底面和顶面的纵向钢筋配筋量的比值不小于0.25(非抗震)。因为一般情况下,悬挑梁以承受竖向荷载为主,其受力情况较为单一,可不考虑抗震设计构造。

对长悬挑构件,其悬臂梁的根部宜满足规范对框架梁的抗震构造要求。应如上文要求按抗震等级确定构造措施。因为对于长悬臂构件需要考虑竖向地震作用,故对长悬臂梁根部应考虑抗震构造措施。

2 悬臂梁纵筋的设置要求:

《混凝土规范》要求,悬挑梁上部钢筋均不应在梁的上表面截断,而应向下弯,角筋以外的其他钢筋应在梁底边锚固。按此规定设计,则施工困难,实际工程中可采用变通的方法而将悬挑梁的梁顶负筋(梁顶角筋除外)在梁顶(不需要该钢筋截面以外满足《》第10.2.3条规定的位置)。

b、连梁

连梁顶面、底面纵向水平钢筋深入墙肢的长度,抗震设计时不应小于LaE,非抗震设计时不应小于La,且均不应小于600mm。顶层连梁纵向水平钢筋伸入墙肢长度范围内应配置箍筋,箍筋间距不宜大于150mm,直径应于该连梁箍筋直径相同。连梁高度范围内的墙肢水平分布钢筋应作为连梁内拉通的连梁腰筋,连梁高度大于700mm时,其两侧腰筋直径不应小于8mm,间距不应大于200mm,跨高比不大于2.5的连梁,其两侧腰筋的总面积配筋率不应小于0.3%。

一般连梁的跨高比都较小,容易出现剪切斜裂缝,为防止斜裂缝出现后的脆性破坏,除了减小其名义剪应力,并加大其箍筋配置外,可加强箍筋的锚固、加大箍筋和腰筋的配置予以适当的控制,在概念上适当的考虑。

c、与墙平面外相交的梁

此类梁的连接及锚固:

一般情况下,为满足梁钢筋在墙内的锚固长度要求,可将梁端负筋采用细而密的钢筋,控制纵筋直径,以满足钢筋的水平锚固长度0.4LaE的要求。对梁底钢筋,当由支座截面控制时,做法同梁端负筋;当支座截面不控制时,可按梁底钢筋根数,这算支座截面需要的计算钢筋直径,再按计算钢筋直径满足0.4LaE的锚固要求。若工程允许也可按照交界处理,铰接时对量端构造钢筋仍需执行0.4LaE的锚固要求。

d、次梁

1次梁梁端的负筋设置:

次梁梁端的转动受到主梁抗扭刚度的约束(当主梁的抗扭刚度较大)时,应该属于“梁端实际受到部分约束”之情形。

一般情况下,梁端与支座整浇时,可界定为梁端实际受到部分约束,应执行《混凝土规范》“梁端实际受到部分约束但按简支计算时,应在支座上部设置纵向构造钢筋,其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4”。应注意本条规范要求的为下部纵筋的计算面积的1/4,而非实际配筋面积。

2抗震房屋中次梁的设计:

抗震房屋中次梁属于非抗震构件,可不执行规范对框架梁的构造要求,按非抗震设计。

当次梁在计算中可按照主梁输入,也可按照次梁输入,前者考虑了次梁对主体结构的刚度贡献,结构计算刚度较为合理,配筋较小,而后者由于未考虑次梁对主体刚度的贡献,结构计算刚度偏小,而配筋略大。

注意对主次梁间隔布置的悬臂梁,其次梁悬臂梁计算结果偏小,设计时应留适当的余地。地震区建筑当悬臂较大时,应注意对次梁进行再验算,必要时可采用手算或PK计算程序进行补充计算,并对其进行包络设计,以弥补采用空间结构模型计算时次梁悬臂承载力不足。

综上,结构设计中每个工程情况情况各不相同,梁的设计也存在各种不一样的的情况,结构设计时应认真分析,仔细检查计算结果,注重每根梁的构造是否已满足规范要求,特别是重要梁的构造,应把建筑结构的安全放在第一位。

[参考文献]

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010;

2、《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2010;

3、《建筑设计防火规范》 GB 50016—2006;

4、《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》JGJ3-2010(朱炳寅);

5、《建筑结构设计问答及分析》(朱炳寅);

6、《混凝土结构设计规范》 GB 50011-2010;。


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