带斜撑钢筋混凝土框架受力特点的初步探讨.doc

带斜撑钢筋混凝土框架受力特点的初步探讨
摘要： 带斜撑钢筋混凝土(rc)框架结构是一种新的结构形式，具有良好的受力性能，本文分析表明：1) 斜撑的设置改变了常规钢筋混凝土框架结构的受力模式，使梁斜撑连接处和柱斜撑连接处成为梁柱端的不利截面位置；2) 斜撑的设置减小了大跨度框架梁的计算跨度，使框架梁端、跨中和柱顶端的弯矩、剪力大幅度减小，改善了节点区的受力性能，同时框架梁截面尺寸和配筋也可以减少。
关健词：混凝土，探讨
abstract: with slant supports reinforced concrete (rc) frame structure is a new form of the structure, good mechanical properties, this paper analysis shows that: 1) the slant supports set changed conventional reinforced concrete frame structure of the stress pattern, causes the beam and column oblique hold joint slant supports become the adverse beam-column joints section position; 2) slant supports the setting of the reduced the big span frame beams of the span, make the framework and the tops of the girder ends, cross moment, shear greatly decreases, and improve the performance of the node force, and at the same time frame beam section size and reinforcement can also decrease.
key words: concrete, is discussed
前言
斜撑的设置，有效地减小了大跨度框架梁的计算跨度，从而能够解决普通rc框架结构所解决不了的许多实际应用问题。因此，带斜撑框架结构体系应用于多层大跨度公共建筑中具有较显著的优势，能够产生较好的经济效益。本文主要对腋撑设置位置的改变对竖向荷载作用下的带斜撑rc框架结构内力分布，尤其是框架受力不利截面位置处弯矩分布的影响进行初步的理论分析，希望为今后类似的实际工程设计提供裨益的参考。
1 分析模型的确定
基于上述考虑，本文所建立的分析模型为三层单跨带腋撑二维框架，能够代表典型的多层大跨度体育建筑，其跨度为30m，层高依次是8.7m、8.9m、5.7m，框架柱截面尺寸为1000×1200(mm×mm)、框架梁截面尺寸为600×1400(mm×mm)、斜撑初始截面尺寸为600×600(mm×mm)。考虑到结构的实际受力特点，分析时假设竖向荷载作用下结构框架梁上承受的力为等效的均布线荷载，而且为更好地体现结构的内力变化特点，有目的地增大框架梁上的等效均布线荷载值，本文分析取较大值30kn/m(不包括结构构件自重)，计算模型如图1所示。图中αl1含义与如图1所示，l2为腋撑轴线与框架柱轴线的相交点到梁柱轴线相交点的距离（以下简称”腋撑与柱顶端距离”）。
2 竖向荷载作用下带斜撑框架的受力特点分析
结构工程师常需两个参数(腋撑与梁端距离l1、腋撑与梁内夹角α）就可完全确定腋撑的设置位置。因此，本节使用结构分析软件sap2000建立分析框架模型，对保持腋撑与梁端距离l1不变的情况下，通过改变腋撑与梁内夹角α的方法重点分析腋撑位置的变化对结构内力分布的影响。腋撑的设置位置编号见表1-1。
图1三层单跨带腋撑rc框架计算模型

注：r-10-15中r表示rc框架结构，10表示腋撑与梁端距离为l/10(l为梁的名义计算跨度，含义见图2-1所示)，15表示腋撑与梁内夹角为15°，其余编号道理相同。
2.1 弯矩变化特点
图1-2～4分别为结构各层框架梁跨中弯矩值变化特点、梁端弯矩值变化特点以及柱底端弯矩值变化特点。
图1-2 梁跨中弯矩变化图1-3 梁端弯矩变化
图1-4 柱底端弯矩变化图1-5r-10-15 弯矩分布
从图1-2中可以看出，结构各层框架梁跨中弯矩值与腋撑与梁内夹角α表现为近似线性的变化关系：即α线性增大时，各层梁跨中弯矩线性地减小，反之亦成立。与等跨度的常规rc框架相比，结构各层框架梁跨中弯矩明显减小。
由图1-3中可以看出，腋撑与梁内夹角α的变化对结构各层框架梁的梁端弯矩影响显著，且呈现出明显的非线性变化特点，梁端弯矩随α增大而减小，但当α值增大到50°后，第三层框架梁端弯矩开始反向增长，然而其它层梁端弯矩依然减小；相反，各层梁端弯矩随α值的减小而增大。从图中还可以看出，当α值在40°以上区间变化时，各层梁端弯矩变化不明显，这表明腋撑与梁内夹角在较大值范围内变化并不会对梁端弯矩造成很大影响；然而当α值到40°以下区间内变化时，梁端弯矩随α的增大而急剧减小，表明梁端弯矩对α值在40°以下变化时非常敏感，弯矩增大（或减小）的幅度显著。与等跨度的常规rc框架相比，梁端负弯矩被大幅度地减小，从而改善了节点区的受力性能。
由图1-4可知，框架各层柱底端弯矩均随α的增大而减小，尤其框架顶层柱底端的弯矩减小幅度比其它层较显著。
4 结论
通过运用结构分析软件sap2000，对该新型结构进行竖向荷载作用下的框架受力分析，分析结果表明：1) 斜撑的设置改变了常规钢筋混凝土框架结构的受力模式，使梁斜撑连接处和柱斜撑连接处成为梁柱端的不利截面位置；2) 斜撑的设置减小了大跨度框架梁的计算跨度，使框架梁端、跨中和柱顶端的弯矩、剪力大幅度减小；3) 当斜撑与梁端距离l1为常量时，随着斜撑与梁内夹角α的增大，框架各层梁端弯矩、梁跨中弯矩及框架柱的控制截面弯矩均较明显地减小；总体而言，α增大对结构受力有利。
参考文献
[1] 熊勇. 带腋撑大跨度预应力 (钢筋) 混凝土框架结构试验研究[d]. 广州：华南理工大学，2008
[2] 中华人民共和国国家标准(gb50011-2010)，建筑抗震设计规范[s]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[3] 中华人民共和国国家标准(gb50010-2010). 混凝土结构设计规范[s]. 北京：中国建筑工业出版社，2010