一种混凝土次梁半刚接的设计方法技术

本发明专利技术公开一种混凝土次梁半刚接的设计方法，用于混凝土梁结构设计，混凝土梁结构包括次梁和支撑次梁的主梁；该方法包括：获取主梁的第一开裂扭矩；采用预设的梁扭矩折减系数对第一开裂扭矩进行折减获取第二开裂扭矩；基于第二开裂扭矩获取次梁固端弯矩；基于次梁固端弯矩获取次梁中部正弯矩；基于次梁中部正弯矩并按混凝土结构设计规范计算次梁的底配筋；基于次梁固端弯矩并按混凝土结构设计规范计算次梁的负筋。本发明专利技术以主梁开裂扭矩作为次梁的梁端最大约束弯矩，并考虑现浇楼板对主梁的扭转约束作用，设计符合混凝土结构的实际受力情况，主次梁的配筋设计相对安全、经济、合理。合理。合理。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土次梁半刚接的设计方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构
，具体涉及一种混凝土次梁半刚接的设计方法。

技术介绍

[0002]在混凝土梁的结构设计中，将次梁梁端点铰是一种简化计算方法，其本质是忽略了次梁梁端的约束弯矩。由于混凝土结构的材料性质和受力特点，主次梁的连接无法做到真正的铰接，次梁的弯曲转动必然会引起主梁的扭转，即协调扭转。目前对协调扭转的分析方法有零刚度法、弹性设计法、塑性设计法、变刚度法等。
[0003]零刚度法是由加拿大的Collins等提出，此方法是假定边主梁的扭转刚度为零，主梁对次梁梁端无弯矩约束作用，内力计算时假定次梁梁端为简支。零刚度法受力分析简单，影响较广，为国外较多的设计规范所采用。但当次梁跨度较大或者次梁梁端与支承主梁端部距离过小时，次梁均会对主梁产生较大的协调扭矩，若次梁按铰接设计，忽略主梁的扭转作用，会导致主梁设计的不安全。
[0004]弹性设计法是假定边主梁、次梁的材料均为线弹性，内力计算时主梁扭转刚度和次梁弯曲刚度均采用弹性刚度，由材料力学和结构力学的方法求得协调扭矩。弹性设计法是最基本和通用的计算方法，对混凝土结构开裂前计算分析相对准确，但不能正确模拟混凝土开裂后的塑性变形计算。
[0005]塑性设计法是由Thomas.T.C.Hsu等提出，此方法将开裂后的协调扭矩值视为一个定值，建议按开裂扭矩值Tcr设计受扭边梁，美国ACI规范和加拿大规范采纳了这一方法。塑性设计法未能合理考虑现浇楼板对边梁的扭转约束作用，导致美、加规范所取的开裂扭矩值明显比实测值小，尤其是当有现浇板时。
[0006]变刚度法是由秦士洪、黄音等等提出，以线弹性设计法为基础，在开裂前后采用不同的“刚度折减系数”来考虑扭转刚度的下降，以模拟边梁在不同受力阶段的受力性能。变刚度法可以真实分析主次梁在不同阶段的实际受力情况，但工程设计时如何选择合理的刚度折减系数存在一定的难度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种混凝土次梁半刚接的设计方法，在混凝土梁的结构设计中，有效利用主梁的抗扭刚度，同时考虑次梁对主梁实际存在的协调扭转作用，符合混凝土结构的实际受力情况，结构设计更加合理、安全。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种混凝土次梁半刚接的设计方法，用于混凝土梁结构设计，所述混凝土梁结构包括次梁和支撑所述次梁的主梁；所述方法包括：
[0010]获取所述主梁的第一开裂扭矩；
[0011]采用预设的梁扭矩折减系数对所述第一开裂扭矩进行折减获取第二开裂扭矩；
[0012]基于所述第二开裂扭矩获取次梁固端弯矩；
[0013]基于所述次梁固端弯矩获取次梁中部正弯矩；
[0014]基于所述次梁中部正弯矩并按混凝土结构设计规范计算所述次梁的底配筋；
[0015]基于所述次梁固端弯矩并按混凝土结构设计规范计算所述次梁的负筋。
[0016]在一实施例中，“基于所述第二开裂扭矩获取次梁固端弯矩”的步骤包括：
[0017]按下式所示的方法获取次梁固端弯矩：
[0018]M1＝T
cr2
×
0.5
×
n
[0019]其中，M1为所述次梁固端弯矩，T
cr2
为所述第二开裂扭矩且T
cr2
＝T
cr1
/λ，T
cr1
为所述第一开裂扭矩，λ为所述梁扭矩折减系数，n为所述主梁支撑的次梁个数。
[0020]在一实施例中，“基于所述次梁固端弯矩获取次梁中部正弯矩”的步骤包括：
[0021]按下式所示方法获取次梁中部正弯矩：
[0022]M2＝M0‑
M1[0023]其中，M2为次梁中部正弯矩，M0为简支梁跨中弯矩，M1为次梁固端弯矩；
[0024]简支梁跨中弯矩M0如下式所示：
[0025]M0＝1/8ql2[0026]其中，q为次梁线荷载，l为次梁跨度。
[0027]在一实施例中，“获取所述主梁的第一开裂扭矩”的步骤包括：
[0028]按下式所示方法获取所述第一开裂扭矩：
[0029]T
cr1
＝0.7f
t
W
t
[0030]其中，T
cr1
为所述第一开裂扭矩，f
t
为主梁混凝土的抗拉强度，W
t
为主梁的截面受扭塑性抵抗距且W
t
＝b2/6(3h
‑
b)，b为主梁的截面宽度，h为主梁的截面高度。
[0031]在一实施例中，在所述主梁的所述主梁与次梁的连接处配置加密箍筋和吊筋。
[0032]在一实施例中，所述次梁的梁端配置加密箍筋。
[0033]在一实施例中，所述梁扭矩折减系数为0.4。
[0034]本专利技术的优点在于：
[0035]本专利技术提供的混凝土次梁的半刚接设计法，有效利用了主梁的抗扭刚度，同时考虑了次梁对主梁实际存在的协调扭转作用，该设计符合混凝土结构的实际受力情况，主次梁的配筋设计相对安全、经济、合理，避免了主梁按构造配筋抗扭承载力不足的情况。
附图说明
[0036]图1是本专利技术的一种混凝土主次梁连接透视图；
[0037]图2是本专利技术的一种混凝土主次梁连接平面图；
[0038]图3是本专利技术的一种混凝土主次梁连接立面图；
[0039]图4是本专利技术的一种混凝土次梁半刚接的设计方法主要步骤示意图；
[0040]图5是零刚度法弯矩图；
[0041]图6是本专利技术的一种半刚接设计法弯矩图；
[0042]图7是本专利技术的一种次梁配筋立面图；
[0043]图8是本专利技术的一种次梁配筋剖面图；
[0044]图9是本专利技术的一种梁附加箍筋大样图；
[0045]图10是本专利技术的一种梁附加吊筋大样图；
[0046]图11是本专利技术的一种次梁梁端附加箍筋大样图。
具体实施方式
[0047]本专利技术提供的混凝土次梁的半刚接设计法，是以“塑性设计方法”为基础提出次梁的半刚接设计法。其以主梁开裂扭矩作为次梁的梁端最大约束弯矩，并考虑现浇楼板对主梁的扭转约束作用。当按弹性方法计算的次梁梁端弯矩小于此约束弯矩时，次梁与主梁为刚接；按弹性方法计算的次梁梁端弯矩大于此约束弯矩时，取次梁端弯矩为定值计算。相对于零刚度法之假定次梁与主梁铰接，主梁约束刚度为零，而弹性设计法之次梁与主梁为全刚接，本专利技术的主梁约束刚度在零和刚接之间，为半刚度设计法。下面结合附图对专利技术提供的混凝土次梁的半刚接设计法进行详细说明。
[0048]参阅附图1至图3，为利用本专利技术设计的一种混凝土主次梁连接结构示意图。本专利技术提供的混凝土次梁半刚接的设计方法，其用于混凝土梁结构设计，该混凝土梁结构包括次梁1和支撑次梁1的主梁2，主梁2两端被立柱3支撑。本实施例中，柱距为9m
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土次梁半刚接的设计方法，用于混凝土梁结构设计，所述混凝土梁结构包括次梁和支撑所述次梁的主梁；其特征在于，所述方法包括：获取所述主梁的第一开裂扭矩；采用预设的梁扭矩折减系数对所述第一开裂扭矩进行折减获取第二开裂扭矩；基于所述第二开裂扭矩获取次梁固端弯矩；基于所述次梁固端弯矩获取次梁中部正弯矩；基于所述次梁中部正弯矩并按混凝土结构设计规范计算所述次梁的底配筋；基于所述次梁固端弯矩并按混凝土结构设计规范计算所述次梁的负筋。2.如权利要求1所述的混凝土次梁半刚接的设计方法，其特征在于，“基于所述第二开裂扭矩获取次梁固端弯矩”的步骤包括：按下式所示的方法获取次梁固端弯矩：M1＝T
cr2
×
0.5
×
n其中，M1为所述次梁固端弯矩，T
cr2
为所述第二开裂扭矩且T
cr2
＝T
cr1
/λ，T
cr1
为所述第一开裂扭矩，λ为所述梁扭矩折减系数，n为所述主梁支撑的次梁个数。3.如权利要求1所述的混凝土次梁半刚接的设计方法，其特征在于，“基于所述次梁固端弯矩获取次梁中部正弯矩”的步骤包括：按下式...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长安，张沛，扈智美，姜敏，任生，
申请(专利权)人：中国中轻国际工程有限公司，
类型：发明
国别省市：