框架梁支座负筋示意图(框架梁下翼缘还需要设置隅撑吗)
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框架梁支座负筋示意图
框架梁下翼缘还需要设置隅撑吗?
龚小兵 四川省建筑设计研究院有限公司
摘要:按新钢标6.2.7条1, 2款计算通过,框架梁仍然需要设置隅撑或者加劲肋。
2017版新钢标6.2.7条给出了框架梁下翼缘的稳定验算规定,这一条是新钢标新增加的内容,为我们评判梁下翼缘的稳定性,以及是否需要采取保证下翼缘稳定的措施提供了依据。
现在我们需要思考的问题是:如果按6.2.7条1, 2款计算通过,是不是不用设置隅撑或者加劲肋了呢?
规范条文思考
钢标此条是对框架梁的负弯矩区段的稳定性计算提出的,负弯矩区下翼缘受压,上翼缘受拉,当上翼缘有混凝土楼板时,楼板起侧向支撑和提供扭转约束的作用,此时下翼缘存在发生畸变屈曲的可能。
简单来说,上翼缘接近固定,下翼缘绕着上翼缘转动,所以畸变屈曲表现为梁受压下翼缘以腹板为侧向约束的整体失稳,这时下翼缘与腹板交线的夹角可变。
条文第1款,当正则化长细比λn,b≤0.45时,可不计算框架梁下翼缘的稳定性。这个正则化长细比只和腹板、下翼缘截面、侧向支承间距相关,而与承担的弯矩无关,可以理解为下翼缘截面越宽厚、侧向支点距离越短,则越稳定。条文说明解释,满足正则化长细比这个条件时,截面尺寸刚好能满足式(6.2.7-1)的稳定应力比验算,但是对于抗震设计,要求应更加严格。注意上述条文解释的最后一句话,抗震设计时应更严格,反过来意味着这个条款并不能完全保证地震下的稳定性。
条文第2款,当不能满足第1款的正则化长细比要求时,按式(6.2.7-1)进行稳定应力验算。这一条根据梁端弯矩设计值,按毛截面模量和稳定系数进行计算,注意这里与所取的弯矩设计值相关。
PKPM钢结构模块现在提供了梁下翼缘稳定验算结果,当满足第1款条件时,直接给出计算得到的λn,b,当不满足第1款条件时,计算出稳定验算的应力比。需要特别注意的是,通常我们是小震分析,所以这里的稳定验算所取的是小震下的弯矩,不是大震下的弯矩,也就是只能保证小震下的稳定。
综合上述
回到前面提出的问题,当满足新钢标6.2.7条的1、2款要求时,只能保证小震下的稳定,但不能保证中大震下的稳定,那么就不能满足下述抗规和高钢规的要求。
按《建筑抗震设计规范》8.3.3条第2款,梁在出现塑性铰的截面,下翼缘应设置侧向支承。也就是说在中大震往复水平作用下,我们需要保证出现塑性铰后构件的面外稳定。
根据高钢规7.1.4条,在罕遇地震作用下,可能出现塑性铰处,梁的上下翼缘均应设置侧向支撑点。这是与抗规8.3.3完全相同的要求。
因此我们可以归纳如下:对于需要提供往复耗能作用的框架梁,我们需要保证中大震下(端部进入完全塑性)的构件的面外稳定,端部下翼缘设置隅撑或加劲肋的方式仍然是需要的,而仅按新钢标6.2.7条的1、2款要求来控制是不足的。
延 展
如果实在有影响设备安装或者建筑效果的问题,或者是实在要抠这点费用的话,那么需要采用梁端截面全塑性受弯承载力(大震下的弯矩)进行稳定验算,应该也可行。当然,对于低烈度区,低层建筑可能不是地震控制,这个条件可能也不难满足。
另外,非框架梁采用端部刚接模式或者悬挑梁,其实都存在下翼缘稳定的问题,那么可以采用新钢标6.2.7条进行评判。
结 语
框架梁下翼缘稳定按新钢标6.2.7条1, 2款计算通过,但不能满足抗规和高钢规的要求,为保证框架梁下翼缘大震下的面外稳定,仍需要设置隅撑或者加劲肋。
设置隅撑或加劲肋的方式,简单直接可靠,仍然是我们保证框架梁下翼缘稳定的首选措施。
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