2010版混凝土规范关于弯矩调幅

1、2021/6/71 11.2.5 11.2.5 用弯矩调幅法设计连续用弯矩调幅法设计连续 梁、板梁、板 塑性设计方法塑性设计方法 2021/6/72 弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基弯矩调幅法简称调幅法，它是在弹性弯矩的基 础上，根据需要适当调整某些截面的弯础上，根据需要适当调整某些截面的弯 矩值。通常是对那些弯矩绝对值较大的截面弯矩值。通常是对那些弯矩绝对值较大的截面弯 矩进行调整，然后，按调整后的内力进行截面矩进行调整，然后，按调整后的内力进行截面 设计和配筋构造，是一种实用的设计方法。设计和配筋构造，是一种实用的设计方法。 弯矩调幅法的概念和计算的基本规定弯矩调幅法的概念和计算的

2、基本规定 弯矩调幅法的基本概念 2021/6/73 弯矩调幅法概念弯矩调幅法概念 由于塑性铰的转动是有限的，因此调幅量也有限。由于塑性铰的转动是有限的，因此调幅量也有限。 2021/6/74 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010-2010完善了连续完善了连续 梁、连续板考虑塑性内力重分布进行内力调幅的设梁、连续板考虑塑性内力重分布进行内力调幅的设 计方法。计方法。 2021/6/75 5.4 5.4 基于弹性分析的塑性内力重分布分析基于弹性分析的塑性内力重分布分析 v5.4.1 5.4.1 钢筋混凝土连续梁和连续单向板，可 采用基于弹性分析的塑性内力重分布方法进 行分析。 框架、

3、框架-剪力墙结构以及双向板 等，经过弹性分析求得内力后，可对支座或 节点弯矩进行调幅，并确定相应的跨中弯矩。 2021/6/76 v5.4.2 考虑塑性内力重分布分析方法设计的结 构和构件，尚应满足正常使用极限状态的要 求，并采取有效的构造措施。 对于直接承受动力荷载的构件，以及 要求不出现裂缝或处于侵蚀环境等情况下的 结构，不应采用考虑塑性内力重分布的分析 方法。 2021/6/77 v5.4.3 钢筋混凝土梁支座或节点边缘截面的负 弯矩调幅幅度不宜大于25%；弯矩调整后的 梁端截面相对受压区高度不应超过0.35，且 不宜小于0.10。 板的负弯矩调幅幅度不宜大于20%。 2021/6/78

4、 弯矩调幅公式弯矩调幅公式 弯矩调幅系数；弯矩调幅系数； Me按弹性方法计算得的弯矩；按弹性方法计算得的弯矩； Ma调幅后的弯矩。调幅后的弯矩。 ()/ eae MMM 跨中弯矩计算跨中弯矩计算 支座弯矩调幅支座弯矩调幅 2021/6/79 弯矩调幅法计算步骤弯矩调幅法计算步骤 (1) 按弹性分析方法计算内力，按活载最按弹性分析方法计算内力，按活载最 不利分布进行内力组合得出最不利弯不利分布进行内力组合得出最不利弯 矩图；矩图； (2) 对支座弯矩调幅；对支座弯矩调幅； (3) 计算支座弯矩调幅后相应的跨中弯矩计算支座弯矩调幅后相应的跨中弯矩 值，其弯矩值不得小于弹性弯矩值。值，其弯矩值不得小

5、于弹性弯矩值。 2021/6/710 l0 l0 1 F 1 F l0/2 l0/2 A B A MB=-0.188Fl0 M1=0.156Fl0 弹性方法求内力弹性方法求内力 两跨连续梁两跨连续梁 2021/6/711 MB=0.038Fl0 叠加三角形分布内力叠加三角形分布内力 + + 2021/6/712 = M1 =0.156Fl0+0.019Fl0=0.175Fl0 MB =-0.150Fl0 0.5MB M1 M0 调幅后的弯矩调幅后的弯矩 跨中弯矩跨中弯矩 支座弯矩支座弯矩 2021/6/713 %202 . 0 188. 0 038. 0 B BB M MM 支座弯矩调幅系数

6、支座下调的弯矩去哪里了？支座下调的弯矩去哪里了？ 2021/6/714 满足力的平衡条件 1 0000 0 0 5 1 0 0750 1750 250 4 B . M M .Fl.Fl.FlFl M M1 =0.156Fl0+0.019Fl0=0.175Fl0 MB =-0.150Fl0 0.5MB M1 M0 M0为按简支梁确定的跨度中点弯矩。 2021/6/715 2021/6/716 附加三角形弯矩图 FlM B 038.0 跨中弯矩计算：法一跨中弯矩计算：法一 附加三角形弯矩图 2021/6/717 这相当于在原来弹性弯矩图形上叠加上一这相当于在原来弹性弯矩图形上叠加上一 个高度为个高

7、度为 FlM B 038. 0 的倒三角形的倒三角形 此时跨度中点的弯矩改变成此时跨度中点的弯矩改变成 11 11 0 1560 0380 175 22 B MMM.Fl.Fl.Fl 2021/6/718 跨中弯矩计算：法二跨中弯矩计算：法二 由平衡条件求得 M1 MB =-0.150Fl0 0.5MB M1 M0 2021/6/719 设M0为按简支梁确定的跨度中点弯矩 10 111 0 150 175 242 a MMMFl.Fl.Fl 2021/6/720 弯矩调幅法的基本规定 2021/6/721 弯矩调幅法的基本规定1 *连续梁任一跨调幅后的两端支座弯矩MA、 MB绝对值的平均值，加

8、上跨度中点的弯矩 M1 之和，应不小于该跨按简支梁计算的 跨中弯矩M0，即 2 2/ 0101 BA BA MM MMMMMM 2021/6/722 AB MB MB 平衡关系求得 的弯矩 最不利弯 矩 1 M FlMu15. 0 0 M 1 M a M5 . 0 2021/6/723 AB MB MB 平衡关系求得 的弯矩 最不利弯矩 2 02. 1 0 1 BA MM M MaxM 弯矩弹性分析得出的最不利 具体地具体地 2021/6/724 （1）钢筋宜采用）钢筋宜采用、热轧钢筋。热轧钢筋。 （2）调幅系数）调幅系数25%。 （3） 0.1 =x/h0 0.35 （4）调幅后必须有足够抗

9、剪能力。）调幅后必须有足够抗剪能力。 （5）按静力平衡计算跨中弯矩，支座调幅后）按静力平衡计算跨中弯矩，支座调幅后 跨中弯矩不小于弹性计算值。跨中弯矩不小于弹性计算值。 弯矩调幅法的基本规定2、3、4 2021/6/725 使用弯矩调幅法时，为什么要限制？ 时为适筋梁，可以形成塑性铰。 值越小，塑性铰的转动能力越大， 因此要限制。 b b 35. 0 答：因为 为相对受压区高度，其值的大 小直接影响塑性铰的转动能力。 时为超筋梁，受压区混凝土先破 坏，不会形成塑性铰。 一般要求 2021/6/726 弯矩调幅法的基本规定5 箍筋面积增大 的区域 1.05h01.05h01.05h0 箍筋面积增

10、大的箍筋面积增大的 区域区域 按荷载的最不利位置和调幅弯矩由平按荷载的最不利位置和调幅弯矩由平 衡关系计算的衡关系计算的满足斜截面抗剪承载力满足斜截面抗剪承载力 要求所需的箍筋面积应增大要求所需的箍筋面积应增大20%。 yvt sv sv ff bs A /34. 0 min 2021/6/727 v考虑内力重分布后，结构构件必须有足够的考虑内力重分布后，结构构件必须有足够的 抗剪能力。抗剪能力。 v并且应注意，经过弯矩调幅以后，结构在正并且应注意，经过弯矩调幅以后，结构在正 常使用极限状态下不应出现塑性铰。常使用极限状态下不应出现塑性铰。 2021/6/728 连续梁各控制截面的剪力设计值连

11、续梁各控制截面的剪力设计值 可按荷载最不利布置，根据调整后的支可按荷载最不利布置，根据调整后的支 座弯矩用静力平衡条件计算；也可近似座弯矩用静力平衡条件计算；也可近似 取用考虑荷载最不利布置按弹性方法算取用考虑荷载最不利布置按弹性方法算 得的剪力值。得的剪力值。 2021/6/729 v6.3.6 计算弯起钢筋时，截面剪力设计值可按 下列规定取用（图6.3.2a）： v1 计算第一排（对支座而言）弯起钢筋时， 取支座边缘处的剪力值； v2 计算以后的每一排弯起钢筋时，取前一排 （对支座而言）弯起钢筋弯起点处的剪力值。 2021/6/730 2021/6/731 按塑性方法计算钢筋混凝土 连续梁

12、板的内力 等跨、不等跨梁板的内力计算 2021/6/732 * 跨度相差不大于10%，q/g = 1/35， 可直接查表求出内力系数，再求内力， 教材表2-3、表2-4 等跨等荷载连续梁、板实用计算法：等跨等荷载连续梁、板实用计算法： M=(g+q)l02 V=(g+q)ln 式中：式中：、-弯矩剪力系数，查表。弯矩剪力系数，查表。 2021/6/733 支承情况支承情况 截面位置截面位置 端端 支座支座 边跨边跨 跨中跨中 距端第距端第 二支座二支座 距端第二距端第二 跨跨中跨跨中 中间中间 支座支座 中间跨中间跨 跨中跨中 A B C 梁、板搁置梁、板搁置 在墙上在墙上 0 1/11 2跨

13、跨 连续：连续： -1/10 3跨以跨以 上连续：上连续： -1/11 1/16 -1/14 1/16 板板 与梁整与梁整 浇连接浇连接 -1/16 1/14 梁梁-1/24 梁与柱整浇梁与柱整浇 连接连接 -1/16 1/14 连续梁和连续单向板的弯矩计算系数连续梁和连续单向板的弯矩计算系数 2021/6/734 连续梁的剪力计算系数连续梁的剪力计算系数 支承情况支承情况 截面位置截面位置 端支座内端支座内 侧侧Ain 距端第二支座距端第二支座 中间支座中间支座 外侧外侧Bex 内侧内侧Bn 外侧外侧Cex内侧内侧Cin 搁置搁置 在墙上在墙上 0.45 0.60 0.550.550.55

14、与梁或柱与梁或柱 整浇连接整浇连接 0.50 0.55 2021/6/735 (1)先按弹性方法求出弯矩包罗图，再调幅，先按弹性方法求出弯矩包罗图，再调幅， 剪力仍取弹性剪力值；剪力仍取弹性剪力值； (2)根据平衡条件求跨中最大弯矩根据平衡条件求跨中最大弯矩,取与弹性取与弹性 计算的计算的最大值最大值. 不等跨或不等荷载连续梁不等跨或不等荷载连续梁: : 2021/6/736 不等跨或不等荷载连续板不等跨或不等荷载连续板: : 16/)20/) 11/)14/) 2 0 2 0 2 0 2 0 lqglqg lqglqg （其他跨 （边跨 (2)由跨中弯矩由跨中弯矩,根据平衡条件求支座弯矩根据

15、平衡条件求支座弯矩; (3)由支座弯矩及上式由支座弯矩及上式,计算邻跨计算邻跨 (1)从较大跨度开始从较大跨度开始,按下式计算跨中弯矩最按下式计算跨中弯矩最 大值大值, 2021/6/737 考虑内力重分布方法的适用范围 下列情况不能用内力重分布不能用内力重分布方法： 1、直接承受动力荷载的工业与民用建筑 2、使用阶段不允许出现裂缝的结构 3、轻质混凝土结构、特种混凝土结构 4、受侵蚀气体或液体作用的结构 5、预应力混凝土结构和叠合结构 6、肋梁楼该盖中的主梁主梁 2021/6/738 举例说明举例说明、来源：来源： 以承受均布荷载的五跨连续梁为例，用弯以承受均布荷载的五跨连续梁为例，用弯 矩

16、调幅法来阐明表中弯矩系数的确定方法。矩调幅法来阐明表中弯矩系数的确定方法。 2021/6/739 ABC DEF 12 345 )(a 124 q g )(b q 135 g )(d )(c 123 g q 2021/6/740 于是 3/gq取 qqqqg3/43/ gggqg43或 )( 4 3 qgq )( 4 1 qgg 2021/6/741 次梁的折算荷载 )(437. 0)( 4 3 4 1 )( 4 1 4 1 qgqgqgqgg )(563. 0)( 4 3 4 3 4 3 qgqgqq 2021/6/742 按弹性方法，边跨支座按弹性方法，边跨支座B弯矩最大时弯矩最大时(绝绝

17、 对值对值)活荷载应布置在一、二、四跨，活荷载应布置在一、二、四跨， 222 max )(1129. 0119. 0105. 0lqglqlgM B 考虑调幅20(不超过允许最大调幅值25)， 则: 22 max 0.80.8 0.1129()0.09032() BB MMgq lgq l 按不利布置 支座支座B弯矩弯矩 2021/6/743 相当于支座调幅值为19.5 表111中取 22 1 0 09090 8 11 BBmax M( gq )l.( gq )l. M 支座支座B弯矩弯矩 按查表 2021/6/744 当当MBmax下调后，下调后， 根据根据第一跨第一跨力的力的 平衡条件，相

18、应平衡条件，相应 的跨内最大弯矩的跨内最大弯矩 出现在距端支座出现在距端支座 x=0.409l处，处， g q A x A R 边跨内最大弯矩边跨内最大弯矩 2 0 0909 B M.( gq )l 按平衡方法 2021/6/745 2 0 0909 B M.(gq)l x gq 2 )(0909. 0lqgMB 边跨内最大弯矩边跨内最大弯矩 按平衡方法 2021/6/746 下调后1跨跨中最大弯矩其值为(图中红线所示) 22 1 2 (0.409 ) ()(0.409 )0.5() 0.0836() Mlgqlgq gq l 边跨内最大弯矩边跨内最大弯矩 22 0 50 09090 409

19、A R. ( gq)l.( gq)l/ l.( gq)l x gq 2 )(0909. 0lqgMB 按平衡方法 2021/6/747 按弹性方法，边跨跨按弹性方法，边跨跨 内的最大正弯矩出现内的最大正弯矩出现 于活荷载布置在一、于活荷载布置在一、 三、五跨三、五跨(兰色曲线兰色曲线)， 其值为：其值为： 2 max1 )(093. 0lqgM 曲线1 曲线2 0.195MBmax maxB M 边跨内最大弯矩边跨内最大弯矩 按不利布置 222 1max 2 1 0.0780.10.093() 0.0836() Mg lq lgq l Mgq l 按平衡方法 2021/6/748 可知，第一跨

20、跨内 弯矩最大值仍应按 M1max计算，为便 于记忆，取， 2 max1 )( 11 1 lqgM 2 max1 )(093. 0lqgM 曲线1 曲线2 0.195MBmax maxB M 边跨内最大弯矩边跨内最大弯矩 按不利布置 2021/6/749 m5 . 4m5 . 4m5 . 4 mKNg/8 mKNq/24 1 mKNqq/18 32 梁的计算简图 例题 求：采用弯矩调幅法确定该梁的内力。 已知： 0 4.5lm8/gkN m 1 24/qkN m 23 18/qqkN m 2021/6/750 弹性弯矩值弹性弯矩值 2021/6/751 可以看出，和梁上各控制截面最大弹性弯矩

21、相对应的荷载组合是各不相同的，因此调整 弯矩时，一方面要尽量使各控制截面的配筋 能同时被充分利用。另一方面则要调整两个 内支座截面和两个边跨的跨内截面的弯矩， 使两支座或两边跨内的配筋相同或相近，这 样可方便施工。 2021/6/752 使支座B截面的最大弯矩降低25，并使B、C两 支座截面调幅后的弯矩最大值相等。因此，应 将组合C的弯矩图叠加一个附加三角形弯矩图 1)调整支座弯矩：调整支座弯矩： 2021/6/753 B支座弯矩调整 1B M ,M 2021/6/754 C支座弯矩调整 3C M ,M 2021/6/755 C支座弯矩调整 3C M ,M 2021/6/756 调整第一跨的跨

22、内最大弯矩，使M1max降低为 57.83kN-m。这样，相应的B支座截面弯矩 应为MB=-50.24kN-m，即应在组合的弯矩 图上叠加三角形弯矩图的纵坐标 2)2)调整跨内弯矩：调整跨内弯矩： 2021/6/757 2021/6/758 调整第三跨的跨内最大弯矩，使M3max降 低为43.09kNm，即应在组合的弯矩 图上叠加一个三角形弯矩图，其支座C 处的纵坐标为 2021/6/759 2021/6/760 本例中，经人为调整弯矩后，使支座的 B、C截面和第一、三跨的跨内都将出现 塑性铰。这四个控制截面的配筋量会比 按弹性计算时减少，而且也使支座的配 筋构造得到了简化。 2021/6/7

23、61 2021/6/762 1.一个两端固定梁，跨中点作用集中力一个两端固定梁，跨中点作用集中力P,当用调幅当用调幅 法进行正截面计算时，发生充分内力重分布，支法进行正截面计算时，发生充分内力重分布，支 座和跨中抗弯强度座和跨中抗弯强度MuA=MuB，Mcu=MuA. 试证明支座弯矩调幅系数试证明支座弯矩调幅系数= (-1) /(1+) 塑性计算例题：塑性计算例题： AB l P 2021/6/763 P AB l P 解解： (1)弹性计算：弹性计算： 1 1 41 1 4 )2( 8 A uAA uA uAuA A M MM Pl M Pl MM Pl M 塑性计算： 2021/6/764

24、 2.如图钢筋混凝土悬臂梁，如图钢筋混凝土悬臂梁，bh=200400mm，上下，上下 纵筋各纵筋各216(As=402mm2）fy=280N/mm2， as=as=35mm，fc=22N/mm2，假定梁不会发生剪，假定梁不会发生剪 切破坏，不计梁自重，求切破坏，不计梁自重，求 (1)=1/2、1/4、1/8时，塑性铰在何处出现？能否实时，塑性铰在何处出现？能否实 现完全内力重分布？现完全内力重分布？ (2)截面承载力充分发挥时，极限荷载截面承载力充分发挥时，极限荷载Pu最大最大, Pu=? P P 2m2m2m A C B 2021/6/765 解：解： (1)按弹性计算，按弹性计算， =1/

25、2时，时， 32 3 4 16416 3 Pl M Pl M PlPl PlM C B A 由于截面抗弯强度相同（配筋、截面相同），所以由于截面抗弯强度相同（配筋、截面相同），所以 B截面处先出现塑性铰，由于悬臂端此时为可变体截面处先出现塑性铰，由于悬臂端此时为可变体 系，系，所以所以=1/2时不能充分内力重分布。时不能充分内力重分布。 8 4/1 Pl MMM CBA 2021/6/766 PlM PlM PlM C B A 64 9 16 1 32 5 A,B,C三个截面同时为塑性铰，在破坏阶段三个截面同时为塑性铰，在破坏阶段 无内力重分布。无内力重分布。 =1/8时，时， 1 0 11 A 280 402 25.60.35 22 200 yscss ysssys cc f Af bxA f AAf A xmmh f bf b 在 处先出现塑性铰，又 有足够转动能力。 2021/6/767 (2)当当Pu最大时，梁成为可变体系的方式最大时，梁成为可变体系的方式: 1.B出现塑性铰出现塑性铰-AB段承载力未发挥，段承载力未发挥， Mu不会最大不会最大 2.A、B、C均出现塑性铰均出现塑性铰-Mu。 .28.74