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框架梁下翼緣還需要設置隅撐嗎?
龔小兵 四川省建築設計研究院有限公司
摘要:按新鋼标6.2.7條1, 2款計算通過,框架梁仍然需要設置隅撐或者加勁肋。
2017版新鋼标6.2.7條給出了框架梁下翼緣的穩定驗算規定,這一條是新鋼标新增加的内容,為我們評判梁下翼緣的穩定性,以及是否需要采取保證下翼緣穩定的措施提供了依據。
現在我們需要思考的問題是:如果按6.2.7條1, 2款計算通過,是不是不用設置隅撐或者加勁肋了呢?
規範條文思考
鋼标此條是對框架梁的負彎矩區段的穩定性計算提出的,負彎矩區下翼緣受壓,上翼緣受拉,當上翼緣有混凝土樓闆時,樓闆起側向支撐和提供扭轉約束的作用,此時下翼緣存在發生畸變屈曲的可能。
簡單來說,上翼緣接近固定,下翼緣繞着上翼緣轉動,所以畸變屈曲表現為梁受壓下翼緣以腹闆為側向約束的整體失穩,這時下翼緣與腹闆交線的夾角可變。
條文第1款,當正則化長細比λn,b≤0.45時,可不計算框架梁下翼緣的穩定性。這個正則化長細比隻和腹闆、下翼緣截面、側向支承間距相關,而與承擔的彎矩無關,可以理解為下翼緣截面越寬厚、側向支點距離越短,則越穩定。條文說明解釋,滿足正則化長細比這個條件時,截面尺寸剛好能滿足式(6.2.7-1)的穩定應力比驗算,但是對于抗震設計,要求應更加嚴格。注意上述條文解釋的最後一句話,抗震設計時應更嚴格,反過來意味着這個條款并不能完全保證地震下的穩定性。
條文第2款,當不能滿足第1款的正則化長細比要求時,按式(6.2.7-1)進行穩定應力驗算。這一條根據梁端彎矩設計值,按毛截面模量和穩定系數進行計算,注意這裡與所取的彎矩設計值相關。
PKPM鋼結構模塊現在提供了梁下翼緣穩定驗算結果,當滿足第1款條件時,直接給出計算得到的λn,b,當不滿足第1款條件時,計算出穩定驗算的應力比。需要特别注意的是,通常我們是小震分析,所以這裡的穩定驗算所取的是小震下的彎矩,不是大震下的彎矩,也就是隻能保證小震下的穩定。
綜合上述
回到前面提出的問題,當滿足新鋼标6.2.7條的1、2款要求時,隻能保證小震下的穩定,但不能保證中大震下的穩定,那麼就不能滿足下述抗規和高鋼規的要求。
按《建築抗震設計規範》8.3.3條第2款,梁在出現塑性鉸的截面,下翼緣應設置側向支承。也就是說在中大震往複水平作用下,我們需要保證出現塑性鉸後構件的面外穩定。
根據高鋼規7.1.4條,在罕遇地震作用下,可能出現塑性鉸處,梁的上下翼緣均應設置側向支撐點。這是與抗規8.3.3完全相同的要求。
因此我們可以歸納如下:對于需要提供往複耗能作用的框架梁,我們需要保證中大震下(端部進入完全塑性)的構件的面外穩定,端部下翼緣設置隅撐或加勁肋的方式仍然是需要的,而僅按新鋼标6.2.7條的1、2款要求來控制是不足的。
延 展
如果實在有影響設備安裝或者建築效果的問題,或者是實在要摳這點費用的話,那麼需要采用梁端截面全塑性受彎承載力(大震下的彎矩)進行穩定驗算,應該也可行。當然,對于低烈度區,低層建築可能不是地震控制,這個條件可能也不難滿足。
另外,非框架梁采用端部剛接模式或者懸挑梁,其實都存在下翼緣穩定的問題,那麼可以采用新鋼标6.2.7條進行評判。
結 語
框架梁下翼緣穩定按新鋼标6.2.7條1, 2款計算通過,但不能滿足抗規和高鋼規的要求,為保證框架梁下翼緣大震下的面外穩定,仍需要設置隅撐或者加勁肋。
設置隅撐或加勁肋的方式,簡單直接可靠,仍然是我們保證框架梁下翼緣穩定的首選措施。
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