[发明专利]一种混凝土次梁半刚接的设计方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种混凝土次梁半刚接的设计方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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：

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。

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：

按下式所示的方法获取次梁固端弯矩：

M₁＝T_cr2×0.5×n