加腋梁
建筑名词
加腋梁是杆件近端部的横截面高度按直线或曲线向端头逐渐增大的变截面梁,分一端加腋梁、两端加腋梁。
基本介绍
加腋梁是建筑工程名词,指钢梁或混凝土梁在根部斜向加高,加腋部分相当于柱子上的“牛腿”。
其目的是增加梁的承载能力,或者为了加强梁的抗震性能。
当为等截面梁时,截面尺寸用b*h表示,b为梁宽,h为梁高。
当为竖向加腋梁时,截面尺寸用b*h Y c1*c2 表示,其中c1为加腋长,c2为腋高。
当为水平加腋梁时,一侧加腋梁截面尺寸用b*h PY c1*c2 表示,其中c1为腋长,c2为腋宽。加腋部分应在平面中绘制。
设计主要准则
将利用三孔连梁桥作为例子进一步说明做好加腋梁设计的主要准则。加腋使梁的高度向桥墩处逐渐增加,以便抵抗支承处的强大负弯矩。荷载与作用力向中间支承转移,从而减轻了跨中部分的负担,使跨中梁高可以比等高度梁在该处的梁高为小。
如果桥面是水平或微倾斜的直线时,采用直线加腋看起来比较好看。加腋长度不要大于0.2,而加腋的倾斜度不大于1.8,较陡较长的加腋会影响梁的有力感与纤细感。在桥梁的,两端不必设加腋,此处加腋是没有意义的。
加腋梁桥的边孔一般都应小于主孔,即一般为主孔的0.7~0.8,这样使边孔的正弯矩不致于大于主孔的正弯矩。按这样选择的孔径既考虑了力学因素,又对桥梁的外表有所改善。
如果桥梁的竖向线形呈曲线形,则宜采用与饰带线条相协调的曲线加腋。当布置跨河桥时,采用中间一孔跨径较大,两边跨径较小曲线加腋的梁是合适的。
加腋可采用抛物线形,其曲率向主孔跨中逐渐减小,在跨中的曲率只比饰带的曲率略大一点;梁底曲线应与饰带线相平行的线相切,龙其是在边跨的末端更应如此。
桥墩顶上的梁高不要大于跨中粱高的2倍。再者,更为重要的是,在加腋下面的桥墩要强而有力,以便看上去感到能与加腋所集中的荷载和作用力相适应。
当加腋梁桥其梁的长细比接近限值(如跨中I/d=50,墩上l/d=25),且其横断面与饰带比例良好时,按照上述准则进行加腋梁桥设计,可使设计的桥梁表现得强而有力并具有优美的形象。
另外,作为反面的例证。一座粱底曲线为圆弧曲线的桥梁,在主孔跨中梁高很小,而边孔的梁底曲线又向边孔末端倾斜时,这样便丧失了梁的特性,外行人看上去像是拱,而且感到与边孔有些格格不入。
如果桥梁离地面不高而桥下空间呈扁平形状时,多跨桥中重复采用同一形式的加腋一般可取得视觉上良好的效果。这样情况下梁底即使采用圆弧线看上去也感到美。
梁底呈曲线形的连续梁桥比等高度梁桥在美学上更能令人满意。由于等高度梁的直线条在外形上显得刚劲笔直和扑实的技术造型通常显得不自然。
分类
加腋梁可分为水平加腋与竖向加腋,其所适用的范围是不一致的,水平加腋是为了改善梁柱偏心过大而引起的节点核心区抗震性能,即提高节点核心区的承载能力和能量耗散的能力;而竖向加腋为了尽可能满足建筑物的净空要求以及有效地解决梁支座处配筋过大的难题。
工程中,竖向加腋梁通常采用对称斜直线加腋梁,一般以横截面的形心连线作为中性轴,则可将横截面沿着高度变化的竖向加腋梁简化成一空间曲梁。
需要注意的是,实际工程中的加腋仍然为梁端加腋,而不是节点核心区加腋。在荷载作用 下,加腋梁中存在不可忽略的轴力,轴力和剪力的数值在数量级上是相同的,所以 加腋梁是天生的预应力梁,具有着较大的经济效应。当梁的跨度很大时,宜同时考虑采用预应力方案,以控制挠度和裂缝宽度,优化设计。考虑梁的弹塑性设计是可以取梁净跨的。在进行加腋梁设计时,要考虑到《混凝土结构设计规 范(GB50010—2010)》 [1]第 3. 5. 2 条第三款的规定, 即应考虑其截面变化对结构分析的影响。
加腋梁除了通常按最大正负弯矩进行配筋外,还应验算加腋尾截面处(至少一个截面)的梁顶配筋。在大跨度框架结构的设计中,梁的截面高度较大,特别是梁端加腋部分,必须考虑其对柱子净高的影响,尽量避免出现 短柱,剪跨比不满足规范要求。同时,还应注意到梁的竖向加腋会对结构抗震性能造成不利的影响,在一 定程度上削弱了“强柱弱梁”的延性地震破坏机制。
应用
加腋梁在框架结构设计中的应用
大型公共建筑和现代工业厂房中,随着跨度和荷载的不断增大,特别是框架结构跨度的影响,在荷载的最不利组合下,梁的支座负弯矩明显增大,部分梁的支座负弯矩可达到跨中弯矩的2倍~3倍,甚至更多,在这种情况下,梁采用同一截面高度,显然是不合理的。采用同一截面高度的梁会造成支座处的钢筋过多过密,施工时比较困难,而且跨中配筋率太小, 经济性差。此时采用变截面的方式即对弯矩大的支 座处进行竖向加腋,则较为容易实现对梁支座处配筋率的控制。
在加腋梁的设计当中,尚应注意的几个问题:
(1)在确定框架梁加腋尺寸时,要充分考虑梁柱节点域的影响,建模时加腋尺寸应加上伸入节点域的尺寸。
(2)梁的加腋对内力及配筋的影响规律,对于各种非简支梁结构是适用的,对简支单跨梁而言,很显然地只可提高抗剪强度,不能提高抗弯强度。
在实际大跨度结构中,应充分运用梁的加腋进行结
构设计。在工程实例的设计过程中,得到如下结论:
(1)对框架梁进行竖向加腋,不仅可以让梁的内力分布更加合理,也在一定程度上改善了梁的受力情况。
(2)在弯矩和剪力较大的梁支座区,通过加腋梁的截面高度增大,可减小配筋量,有效地降低支座纵向钢筋密集度;再者,加腋对布置钢筋有利,提高节点的可靠度,还可以使梁端的剪应力变小,减少箍筋用 量,从而降低工程造价。
对今后加腋梁在框架结构中的应用及研究,有如下展望:
(1)可通过对加腋梁和加腋板的配合使用进行研究,分析加腋梁板对内力及配筋的影响及其产生的经济效应,并将其应用到之后的结构分析中。
(2)考虑不同的加腋梁形式(如斜直线、平直线、曲线等)对框架梁内力以及整体结构的影响,通过对比和优化确定最佳的加腋梁形式。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 19:30
目录
概述
基本介绍
设计主要准则
参考资料