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節點剛域設置對結構的影響

發布日期:2018-01-30 作者: 點擊:

【黎城萬達建築安裝工程有限公司】節點剛域設置對結構的影響


某框架結構考慮剛域與不考慮剛域各項值對比

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計算結果對比


1、考慮剛域時梁跨中與支座處的內力較不考慮剛域時都減小;


2、考慮剛域時的梁端剪力有略微增大;


3、考慮剛域時的柱端彎矩有所增大;


3、考慮剛域時自振周期減小5%-7%之間,層位移角減小7%-10%;


相關規範


1、《混規》5.2.2條2:梁、柱等杆件的計算跨度或計算高度可按其兩端支承長度的中心距或淨距確定,並應根據支承節點的連接剛度或支承反力的位置加以修正;


2、《混規》5.2.2條文說明:當鋼筋混凝土梁柱構件截面尺寸相對較大時,梁柱交彙點會形成相對的剛性節點區域。剛域尺寸的合理確定,會在一定程度上影響結構整體分析的精度。


3、《高規》5.3.4:在結構整體計算中,宜考慮框架或壁式框架梁、柱節點區的剛域影響,梁端截面彎矩可取剛域端截面的彎矩計算值。


分析


1、考慮剛域符合結構實際受力狀態,不考慮剛域時梁端彎矩取柱中心位置值,顯然與實際情況不符。考慮剛域之後結構的整體剛度增加,地震作用增大,在多遇地震下的周期減小,層間位移減小,與結構實際地震反應比較接近。在建築層高受限的情況下,考慮剛域作用時可減小梁的計算跨度,可減小梁的高跨比。


2、考慮全節點長度作爲剛域,較不考慮剛域的模型,在能力耗散上高出約30%;不同荷載階段應該采用不同長度的剛域,並且在開裂形成塑性鉸之後,不考慮剛域的影響。


3、對于異形柱結構、即有框架柱又有異形柱的結構,此類結構在計算模型的共同點是梁、柱取截面幾何中心線連線作爲軸線,從而忽略了梁柱重疊區的剛度變化。


4、SATWE在處理豎向荷載時,將梁全長的豎向分布荷載折算到彈性梁段(剛域之間的梁段)上,使得計算荷載大于原荷載,且對于梁柱重疊區域的構件自重不予扣除,就此點而言,其計算方式略爲保守。SATWE未采用柱邊的位置作爲梁端控制截面,而是偏于保守的采用剛域末端處(規範規定可根據柱邊彎矩進行設計),因此豎向荷載作用下輸出的梁端彎矩尚有一定富余。


5、在考慮了柱剛域時,大部分柱的彎矩會增大,一小部分柱的彎矩會減小,這是由于柱剛域長度取值與梁高、寬有關,各個柱剛域長度不一導致內力變化不一樣。


5、在实际工程中,当梁柱截面均较小时,梁柱节点刚域对结构整体指标影响很小,但当柱截面比较大、梁高比较大时,刚域对结构整体指标影响将会大于10%; 当梁截面尺寸相对柱截面比较大时,仅考虑柱刚域意义不大,因此实际工程中宜同时考虑梁端简化为刚域及柱端简化为刚域。


6、梁柱高寬比小于1.4時,應考慮剛域的影響,此時彎矩調幅不一定能保證構件先于節點破壞,梁跨中彎矩還有安全儲備量,彎矩調幅會帶來浪費。


結論


在整體計算時,宜同時考慮梁、柱剛域的影響;配筋計算時僅考慮梁剛域的影響,有利于實現強柱弱梁。


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