铰接、固接及锚固1、梁1.1、固接铰接理论分析对称结构中间的那个柱子没有弯矩和弯曲变形只有轴力梁与柱节点的支撑作用不仅与构造有关也有相对刚度有关当柱子线刚度i2≥20i1i1为梁线刚度时恒梁梁端可以按完全固接计算 此时梁端弯矩误差在 5%以内反之i1≥20i2恒梁梁端可以按完全铰接计算线刚度20倍是什么概念假设L1L2,b柱b梁则意味着h1≥2.7h2iEI/L,假设梁为刚性梁则在水平荷载作用下节点主要位移是水平位移可以忽略转角。1.2、设计时应注意的要点1、一般施工后都是半刚接的所以一开始satwe分析时按照三维有限元根据刚度算出弯矩剪力等不管你是点铰接还是不点受力时弯矩时实际存在的。假设存在弯矩则需要你去配钢筋抵抗使得不开裂或者裂缝很小若弯矩存在你又点铰接则是人为的释放弯矩是以开裂为代价的。2、如果变形引起开裂则形成“转动铰”或“塑性铰”SATWE程序里是选的“铰”是转动铰而不是塑性铰是靠构造配筋来保证形成塑性铰。3、有较大裂缝就是铰至少有铰的趋势于是弯矩变得较小或为 0。只要裂缝不是很大就不是铰则受力时弯矩就存在由于实际中不允许裂缝很大则实际梁模型中梁端弯矩时肯定存在的所以不管pkpm建模是点铰接还是固接实际工程中梁端都有弯矩都要配钢筋因为实际工程不允许出现裂缝刚刚开始分配力时节点的弯矩是实际存在的。4、要想是固接首先柱梁线刚度要满足要求也就是柱子能够约束梁其次是钢筋锚固长度的大小构造上二者缺一不可并且截面影响最大否则当刚度比不满足时不管锚固长度多长固接程度都不高。实际工程中有的节点不是完全刚接但构造上都是按完全刚接构造的此时节点弯矩用手算公式算肯定是不准确的但satwe算出的结果都是准确的用弯矩调幅可以人为的改变力但是梁端钢筋与梁底钢筋总量必须不小于一个固定的值假设是均布荷载弯矩之和要≥QL²/8。5、弯矩调幅可以使梁端弯矩变小更容易施工但调幅仅针对重力荷载作用效应国外规范有针对水平力调幅的规定弯矩调幅虽然是由于塑性内力重分布但是还有一个附加的不可忽视的作用是减缓顶部钢筋拥挤情况、将顶部钢筋通过调幅移至底部这样便于混凝土的浇筑调幅的本质是充分的利用材料性能尊重了结构的实际受力过程。《高规》规定现浇框架结构 BEK0.8-0.9应此现浇结构不能小于 0.8。程序只对梁端负弯矩调幅遇梁端正弯矩时不调因此当梁跨由多于两个梁单位元组成时若程序对其跨中弯矩未作调幅处理时应人工处理。若程序不能识别悬臂梁时应人工指定或对经调幅后的悬臂梁负弯矩人工修正。框支层和作为上部结构嵌固端的±0.000层框架梁不能调幅。6、底框底框中设置的托墙梁一般设计成两端固结如果约束不够还有加腋的做法以减小跨中弯矩优化梁的受力状态防止梁上墙体开裂。在PKPM中需要在上面说过的“特殊构件补充定义”中将托墙梁定义为“转换梁”如此才会考虑托墙梁的特殊受力和构造要求。7、所有节点都能按刚接最好或者采取措施能够刚接点铰接一般都是不得已而为之。一般边跨框架梁柱节点连梁与剪力墙节点剪力墙平面外梁与墙柱节点刚度比满足固接即一般按固结考虑假设存在施工困难或者超筋等难处理问题假设是框架梁柱节点则点铰。pkpm受力分析时在不人为的修改时不管是梁柱节点梁梁节点还是梁墙节点程序都是按固接除了次梁外按次梁建模时程序自动判定为铰接然后通过三维空间有限元计算方法算出连续梁的弯矩。8、人为把节点改成铰接的情况1、实际模型并不是铰接比如梁宽很大也就是刚度比不满足条件或者框架梁直接支撑在很薄的剪力墙上并且没有设构造端柱时2、不好锚固施工困难时3、梁端超筋时或者抗扭超筋但尽量少用不得已而为之比如梁梁节点但框架梁一端刚接一端铰接的部位尽量少些。铰接梁定义的太多导致内力的重分布刚度变小内力计算不合理并且楼层抗侧刚度减小越厉害为了控制位移也许竖向抗侧构件会加大很多的而实际中点铰后刚度是实际存在的设计于是变得浪费。9、梁墙尽量按刚接一般是设了构造端柱满足刚接的基本条件但往往超筋超限如果超筋超限,在地震组合下将该梁定义为连梁进行刚度折减。在风荷载组合下按刚接框架梁进行强度和裂缝的验算.锚固长度平直段都要满足0.4Lae或0.4La。10、对梁梁交接的铰点点铰梁端支座可以按混凝土规范的弱约束节点构造但对梁墙、梁柱交接点梁端上部钢筋应予以加强对于比较重要的部位应以不大于2%的配筋率满配。2、板边跨板一般按铰接再在板端加一些构造配筋点了铰接端部裂缝最多会大了点但不会有安全问题。假设边跨板是支撑在墙上的或者主梁刚度很大很大则可以按固接计算因剪力墙和刚度大的主梁其抗扭刚度大。对裂缝要求严格有防水要求的房间铰接端要多配点钢筋但对于板本身而言固、铰均可反正弯矩不会丢要么在上要么在下相应配足钢筋即可点铰是因为如果边跨按固端计算配筋的话那么板固端的负弯矩就会很大到梁上就成了梁的扭矩边梁只一边有板板给它的扭矩没法平衡对梁不利梁如果要满足抗扭则很不经济梁的抗扭刚度远小于其抗弯刚度。程序一般没有考虑这种不利影响也就是没有楼板对主梁的不利作用偏于不安全点了铰连续板的第二支座负筋很大并且次梁传给梁的扭矩也会反过来增加梁侧板的弯矩容易使得板开裂。3、锚固1、0.4LAE15D如果是框架梁底部钢筋在端支座的平直段锚固长度不满足0.4LaE或0.4La 的情况就不会发生因为遇到这种情形时设计会调整柱截面,另外满足轴压比限值的柱肯定满足梁支座锚固条件。假设混凝土等级C30钢筋3级钢假设la40d则0.4*40d16d用20 的钢筋直锚360mm 的样子15d假设钢筋20弯锚也就300mm的样子对于 0.4LAE15D因为钢筋布置的最基本原则,能通则通,15d弯折是不能满足 LaE的情况下必需的。0.4LaE是不能满足LaE的情况下,但平直端加上15d又大于LaE,因此平直端最低需要0.4LaE且要大于0.5hc5d。有时支座小于0.4LaE,许多人都要把15d加长来满足LaE是不对的,15d是一个固定数据,没必要加长,要加只有在支座处加筋。连梁属于剪力墙的一部分是抗震的第一道防线其锚固不能按照非框架梁2、非框架梁的底部钢筋在支座的平直段长度为12d、15d铰接是设计依据该处的剪力设计值与截面抗剪能力参数之间的关系决定的一般不需要弯折均能得到保证现行规范只要求12d或15d没要求250mm。假设钢筋直径为20mm则12d260mm假设框架主梁宽度250mm扣除保护层25mm则不够260mm必须弯锚用18mm钢筋18*1225241mm有时候框架主梁宽200mm只直锚更难满足。尽量直锚可以减小钢筋直径满足直锚不行则弯锚若梁内钢筋配筋很多不方便锚固可以采取以下几个措施1、主梁加宽有利于次梁钢筋的锚固。2.次梁配筋很多时可以增加次梁的根数。3、一般而言以墙或梁为支座的节点连接可看成铰接一般的设计计算手册多跨连续梁的两个端支座都是铰接所以可按铰接处理下部钢筋深到墙或梁的它侧c后少许上弯上部钢筋深到墙或梁的它侧c后少许下弯。这里的少许如果这梁或此梁截面在350mm及其以下就弯到底或顶如果这梁或此梁截面在500mm及其以上上弯或下弯段长度可取350mm。4、框梁上的都是至少要伸进去0.4LAE或0.4la才行。非框架量就是15D 或者12D了铰接。梁上柱的就是伸进去0.5LAE了梁钢筋在端支座处弯锚就行了正常的中间支座够LAE了就直锚。5、剪力墙作为框架梁支座梁纵筋的直锚段长度不满足0.4LaE钢筋 20mm考虑抗震时350mm 左右这是设计的瑕疵可以在有框架梁的地方布置框架柱或者叫构造端柱。一般有框架梁的地方时重要的地方应尽量固接设计所以从概念上要加柱子节点设计成固接梁可以分担一部分弯矩其它梁的弯矩也就少了一点结构也更安全。6、以框架梁作为支座的框架梁节点构造在实际施工中当主框架梁的梁宽50mm后尚≥次框架梁纵向钢筋的0.4laE先0.4laE直锚再向下弯锚当主框架梁的梁宽50mm后次框架梁纵向钢筋的0.4laE就将框架梁纵向钢筋面筋和底筋伸至梁外侧再水平拐90度且用laE总锚固长度来进行控制。7、一般剪力墙中无论是连梁还是由于跨高比大以框架梁设计的连梁都满足固接设计的基本条件因沿跨度方向剪力墙的刚度很大所以都应尽量按固接设计但是由于固接梁在此处的负弯矩很大往往超筋可以点铰但规范是不推荐铰接的在进行剪力墙结构和框剪结构设计时应注意此时与之相连的剪力墙要适当的加强加强是一种当连梁失效后的安全储备。当连梁出现了塑性铰后连梁传给剪力墙的弯矩就不在增加了滞回环能量实质是滞回环的面积。从滞回环里面我们可以看到很多东西。就比如受弯破坏的滞回环饱满而剪切破坏的滞回环相对要缩一些也就是说面积要小这也可以在一个角度看出为什么要选择受弯破坏而不是受剪破坏。当构件已经屈服这个时候耗散的能量就等于 屈服时的力乘以位移如果位移越大则耗散能力越多这也能从一个角度不是就这么一个解释位移太大非结构构件如填充墙等会破坏看出延性设计的重要性。连梁出现塑性铰后结构整体刚度下降地震作用减小了。也就是说出现塑性铰前后结构刚度和受力是不同的小震和大震的不同。
