一、 控制截面与设计内力修正
- 控制截面(Control Section):构件中内力最大、最易发生破坏并据此进行截面设计的特征位置。
- 框架柱:柱在层高范围内为等截面,其抗力相同;由于弯矩、轴力沿柱高呈线性变化,其上、下端截面为控制截面。
- 框架梁:两端剪力和负弯矩最大,跨中正弯矩最大,其控制截面有三个:左端、右端和跨中截面。
- 最不利活荷载作用位置:当采用分层法计算时,梁端弯矩只需考虑本层活荷载最不利布置,而柱端弯矩则需考虑相邻上下层的活荷载最不利布置。
- 梁端设计内力修正:内力分析得出的梁端弯矩和剪力处于轴线处,设计时可取梁端柱边截面进行修正:
- 均布荷载下:$V = V_0 – q(g+q)\frac{b}{2}$ ; $M = M_0 – V_0 \frac{b}{2}$
- 集中荷载下:$V = V_0$ ; $M = M_0 – V_0 \frac{b}{2}$
- 梁端弯矩调幅(Moment Modulation):由于弹性分析与实际塑性内力重分布(或装配式节点非完全刚性)存在差异,可对竖向荷载下的梁端弯矩进行调幅。调幅系数 $\delta$ 取值:现浇框架为 0.1~0.2;装配整体式框架为 0.2~0.3。
二、 框架梁、柱截面计算与组合设计
框架梁、柱构件在截面设计与最不利内力组合时有不同的规范要求:
| 构件类型 | 最不利内力组合项目 | 承载能力极限状态计算 | 正常使用极限状态验算 |
|---|---|---|---|
| 框架梁 (受弯构件) | 1. 梁端截面最大弯矩及最大剪力 2. 梁跨中截面最大弯矩 | 1. 正截面受弯承载力 2. 斜截面受剪承载力 | 1. 裂缝宽度验算 2. 挠度验算 |
| 框架柱 (偏心受力构件) | 与单层排架柱最不利组合相同 (如最大轴力及对应弯矩等) | 1. 正截面受压承载力 2. 斜截面受剪承载力 (受剪承载力公式引入了剪跨比 $\lambda$) | 裂缝宽度验算 |
柱斜截面受剪承载力公式:
$V \le \frac{1.75}{\lambda + 1} f_t b h_0 + 0.07 N + f_{yv} \frac{A_{sv}}{s} h_0$
(其中,计算截面的剪跨比 $\lambda = H_n / (2h_0)$,且限制 $1 \le \lambda \le 3$)。
三、 框架节点区钢筋锚固与构造要求
在非抗震设防区,框架节点的承载力主要依靠以下构造措施来保证:
- 节点混凝土强度:现浇框架节点与柱相同;装配整体式框架节点比预制构件高一级。
- 顶层端节点梁截面限制:应满足 $0.35 \beta_c f_c b h_0 \ge A_s f_y$ (当混凝土 $\le \text{C50}$ 时 $\beta_c = 1.0$,$\text{C80}$ 时 $\beta_c = 0.8$,其间线性内插)。
核心钢筋锚固与连接构造表
| 结构部位 | 钢筋类型 | 核心锚固与构造要求 |
|---|---|---|
| 柱纵筋连接 | 普通连接与搭接 | 1. 连接接头一般设在楼层处,同一区段内接头面积百分比 $\le 50\%$; 2. 搭接长度 $l_l$ 范围内箍筋间距 $s \le l_l/6$,且受拉时 $s \le 100\text{mm}$,受压时 $s \le 200\text{mm}$。 |
| 变截面柱纵筋 | 坡度变化搭接 | 1. 当角度(坡度) $\le 1/6$ 时,下柱纵筋直接弯折与上柱纵筋搭接; 2. 当角度 $> 1/6$ 时,下柱纵筋应伸入上柱并满足锚固,上柱纵筋伸入下柱搭接。 |
| 顶层节点柱纵筋 | 顶层锚固方式 | 1. 直线锚固:自梁底算起锚固长度 $\ge l_a$,且须伸至柱顶; 2. 弯折锚固(梁高不足时):伸至柱顶向内弯折,竖直段 $\ge 0.5l_{ab}$,水平段 $\ge 12d$; 3. 向外弯折:若顶层为现浇板且厚度 $\ge 80\text{mm}$(或 $100\text{mm}$),可向外水平弯折 $\ge 12d$。 |
| 中间节点梁纵筋 | 上部与下部锚固 | 1. 上部纵筋:一般直接贯通;需锚固时长度 $\ge l_a$ 且伸过柱中心线 $\ge 5d$;柱截面不足时可向下弯折(水平段 $\ge 0.4l_{ab}$,弯折竖直段 $\ge 15d$)。 2. 下部纵筋:当不利用其强度时,按主梁处理或保证锚固长度(带肋钢筋 $\ge 12d$,光面钢筋 $\ge 15d$);若充分利用其抗拉强度,伸入节点长度 $\ge l_a$;柱截面不足时向上弯折(水平段 $\ge 0.4l_{ab}$,竖直段 $\ge 15d$)。 |
| 顶层端节点搭接 | 梁上部与柱外侧搭接 | 1. 方案一:将柱外侧纵筋伸入梁内搭接 $\ge 1.5l_{ab}$;梁宽以外的柱角筋伸至柱内边向下弯折 $\ge 8d$(数量 $\le 35\%$); 2. 方案二:柱外侧纵筋伸至柱顶,梁上部纵筋伸入柱内,竖直段搭接长度 $\ge 1.7l_{ab}$。 |
💡 问题
在对框架梁端弯矩进行人工调幅(折减)后,为了保证整跨梁的承载安全,梁跨中截面的弯矩应该如何处理?