设计地基梁时,为何地基梁计算出来的箍筋面积加密区和非加密区是一样的呢?更有趣的是,在一根地基梁上增加节点把梁打断,算出来的箍筋面积为什么会有一些变化?如下图所示,第1张图显示的是地基梁中间无节点的配筋结果,箍筋面积Asv=0.92cm2;第2张图是增加节点打断后的配筋结果,上、下两段地基梁的箍筋面积分别为0.85 cm2和0.92 cm2。这些问题应该怎么理解?这次来聊聊地基梁配筋计算的几个问题。
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箍筋计算
箍筋计算包含两部分内容,一是按斜截面受剪承载力计算箍筋面积Asv,二是验算受剪截面限制条件,即:剪力设计值V是否大于最大抗剪承载力Vmax。
(1)增加节点打断后箍筋面积为什么变化?
通过构件信息对比加与不加节点两种情况。没有节点打断时,整根梁从下到上分成8等分共9个截面,对应计算书中的I,1,......,7,J截面。用节点把梁打断时,分成两根梁设计,分别从下到上分成8等分共9个截面,对应计算书中的I,1,......,7,J截面。由此可知,第一个截面I截面内力是相同的,剩余的1,......,7,J截面因所处位置不同,内力可能不同。
没有节点打断时,构件信息输出的箍筋面积是J截面下的最大箍筋面积92。有节点打断时,下段梁箍筋面积最大的是I截面的85;上段梁的箍筋面积最大的是92。这就造成了增加节点后箍筋面积不一样的情况。
应注意一点,不要采用图形结果的剪力包络图做对比,因为剪力包络值对应的是最大剪力,而不是控制配筋的剪力。这一点与上部结构有所不同。
(2)加密区和非加密区箍筋面积为什么相同?
因规范没有要求基础构件执行抗震等级的有关要求,相当于非抗震梁,非抗震梁通常不做加密区。程序默认的箍筋间距是200mm,且输出的箍筋面积是I,1,......,7,J这9个截面的最大值。若要区分加密区与非加密区分别设计,需要在参数设置中设置地基梁的抗震等级。加密区范围为左右两端各1/4跨长度。此时一端加密区箍筋面积为I,1,2这3个截面的最大值,另一端加密区箍筋面积为6、7,J这3个截面的最大值,非加密区箍筋面积为3、4、5这3个截面的最大值。
(3)剪力包络图显示的剪力为什么大于构件信息的剪力?
你可能已经发现,剪力包络图显示中的剪力值大于构件信息的剪力。这是因为剪力图中给出的剪力是节点处的最大剪力,剪力设计值中取的是柱边的剪力值。
(4)为什么剪力设计值不和剪力最大的组合号对应?
非地震组合29组合下剪力197,地震组合42组合下剪力177,考虑抗震调整系数γre后地震组合下的剪力更小了,怎么就不用29组合算箍筋呢?
对比《混规》6.3.4与11.3.4条,可以发现,两者不仅仅是承载力抗震调整系数γre的区别,在地震组合下混凝土截面承载力还需乘0.6的系数,即对混凝土提供的抗力进行了折减。地震组合下的内力比非地震组合小,但由于地基梁截面提供的抗力也少了,所以计算出来的箍筋面积也可能起控制作用。
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顶、底纵筋计算
正截面受弯计算,区分梁顶部纵筋与梁底部纵筋计算,采用《混规》6.2节相关公式计算,并执行《混规》8.5节构造要求。
计算顶部纵筋时,翼缘受压,按T型截面计算受弯承载力。最小配筋面积执行《混规》8.5.1条要求,梁截面面积按全截面扣除受压翼缘面积计算,即不考虑翼缘面积。
计算底部纵筋时,翼缘受拉,按矩形截面计算受弯承载力,即计算的纵筋面积配置在梁腹板范围内。对于构造要求,按腹板、翼缘分别计算最小配筋面积。因此,腹板底筋由受弯承载力、构造要求较不利者控制,翼缘底筋则完全由构造要求控制。
地基梁纵筋计算面积输出到图形结果的方法是:首先将地基梁分成8等分9个截面分别计算顶级与底筋;然后将梁端1/4跨长度内的较大值作为梁端结果,对应构件信息中的截面号为I,1,2与6,7,J;中间1/2跨长度内的较大值作为梁跨中结果,对应构件信息中的截面号3,4,5。
本例中,加节点、不加节点2种情况的地基梁顶、底配筋基本一致,不同之处是增加节点后下段梁顶部钢筋面积为0。
对比端部3个截面I、1、2的顶筋面积。无节点打断时,截面2的配筋面积为300mm2。有节点打断时,梁划分更细,此时前3个截面未出现负弯矩,所以配筋面积为0
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总结
(1)地基梁一般按照非抗震构件设计,不区分加密区与非加密区,输出的箍筋面积是按9个截面计算的最大值。
(2)斜截面受剪计算采用的剪力不一定是最大剪力值,因为地震组合下,需要考虑抗震调整系数γre,且混凝土截面提供的抗力也要乘折减系数。
(3)正截面受弯承载力计算,梁底部纵筋按照矩形截面计算,得出的计算面积配置在腹板范围内,翼缘范围内纵筋按最小配筋率计算。
知识点:地基梁配筋计算若干问题
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地基基础
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