基础拉梁内力的计算
cunyiban
cunyiban Lv.2
2023年03月24日 11:36:56
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拉梁是专用于基础连系梁的构件,其特点是不考虑梁下土的地基承载力,不参与基础整体有限元分析,只起到联系其他基础的构造作用。有用户在拉梁计算时,按软件帮助文件上拉梁内力取值规则,手算的拉梁内力与软件计算的不一致?软件中拉梁内力是如何计算的呢? 一、用户问题

拉梁是专用于基础连系梁的构件,其特点是不考虑梁下土的地基承载力,不参与基础整体有限元分析,只起到联系其他基础的构造作用。有用户在拉梁计算时,按软件帮助文件上拉梁内力取值规则,手算的拉梁内力与软件计算的不一致?软件中拉梁内力是如何计算的呢?

一、用户问题

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框架结构,基础形式是承台桩,部分承台间有拉梁(如上图)。为核算方便研究单跨拉梁内力(基础模型右上),查看构件信息,拉梁J端(上端)是176组合控制,拉梁拉力367kN,弯矩为624kN.m。

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读取176组合柱底力,如下图,根据软件帮助文件,拉梁轴力取柱底轴力1/10应该是2138.1/10=213.8kN,拉梁承担弯矩比例为1,所以弯矩是507.9kN.m,与构件信息中的内力取值不一致,不知道哪里出问题了,特此请教。

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二、规范要求

 《桩规》4.2.6条条文说明,在抗震设防区也可取柱轴力的 1/10 为梁端拉压力的粗略方法确定截面尺寸及配筋。

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三、软件规定与取值原则

拉梁荷载在【计算分析】会自动将荷载传递到基础。

拉梁的计算和配筋采用交叉梁的计算模型,计算中以柱为拉梁计算的固定支座(不考虑墙),拉梁上作用有如下荷载类型:

1.拉梁自身的附加荷载(附加恒载、附加活载)

2.拉梁自重、覆土重

3.柱底弯矩(恒载、活载、X风、Y风、X地震、Y地震、竖向地震等)

作用于拉梁轴力取柱底轴力的1/10,不考虑墙。

作用于拉梁两端柱底弯矩的大小,取决于“柱底弯矩”的大小和“柱底弯矩分配系数”。后者在计算参数中可以修改,如下图。

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拉梁轴力、弯矩取值原则如下:

拉梁轴力取值原则:柱底轴力的1/10,其中柱底轴力是单工况下拉梁两端柱底轴力最大值再进行组合。需要注意的是,《桩规》4.2.6条规定拉梁轴力按柱底轴力的十分之一取值,并未明确是组合后的轴力还是单工况的轴力,由于这个十分之一也是经验数值,所以软件偏于安全的取单工况下两端柱底轴力的最大值再进行组合,防止组合后柱轴力小于单工况恒载柱轴力。

拉梁弯矩取值原则:按承担的柱底弯矩比例分配,柱底弯矩为组合后弯矩。拉梁的弯矩,除了按比例承担柱底弯矩外,还有自重、覆土重、附加恒载、附加活载产生的弯矩。其中柱底弯矩还和两个参数有关:“柱底弯矩放大系数”,“考虑高差引起附加弯矩(刚体基础自动考虑高差引起的附加弯矩)”。

四、用户问题复核

1.拉梁轴力

拉梁构件信息如下,J端控制工况是176工况,拉梁轴力是367kN。
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根据软件对拉梁计算原则,应先求出拉梁两端单工况下柱底轴力最大值,再进行组合,最后取组合值的1/10。拉梁两端单工况下柱底内力如下:

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(点击查看大图)

单工况下两端柱底最大轴力
恒:1585.8kN
Y地震负偏:908.4kN
LLP:208.6kN
LLQ1:106.7kN
最大工况为176工况:1.3恒+1.4Y地震负偏+1.3LLP+0.65LLQ1
拉梁轴力N=(1.3x1585.8+1.4x908.4+1.3x208.6+0.65x106.7)/10=3673.835/10=367.38kN与构件信息中的367kN一致。


2.拉梁弯矩

  (1) 拉梁弯矩的影响因素

拉梁承担弯矩比例是1、重要性系数为1.1(抗震工况不考虑)、柱底弯矩放大系数为1,考虑高差引起附加弯矩(刚体基础自动考虑高差引起的附加弯矩)。

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(2)不考虑自重

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J端拉梁弯矩等于柱底弯矩,即考虑高差引起的附加弯矩。

MJ=Mx+Vy*h=507.9+108.4x1=616.3kN.m(基础底标高-2m,柱底标高-1m),与构件信息616kN.m一致。计算简图中弯矩负值,指的是绕x轴弯矩,右手拇指指向x轴负向,对于拉梁,刚好是上端受拉,所以计算书中是负值,负弯矩。

I端拉梁弯矩等于柱底弯矩,即考虑高差引起的附加弯矩。

MI=Mx+Vy*h=1709.1+290.9x1=2000kN.m(基础底标高-2m,柱底标高-1m),与构件信息2000kN.m一致。计算简图中弯矩正值,指的是绕x轴弯矩,右手拇指指向x轴正向,对于拉梁,刚好是上端受拉,所以计算书中是负值,负弯矩。

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(3)考虑自重

拉梁计算和配筋采用交叉梁的计算模型,计算中以柱为拉力计算的固定支座(不考虑墙)拉梁截面400x600(mmxmm),柱节点间跨度3.5m,容重25kN/m3

拉梁自重qk=0.4x0.6x25=6kN/m

拉梁自重产生的端弯矩

MqGqkl2/12=1.3x6x3.52/12=7.9625 kN.m

J端,MJ=Mx+Vy*h+Mq=507.9+108.4x1+7.9625=616.3+7.9625=624.263kN.m与构件信息624kN.m一致。

I端,MI=Mx+Vy*h+Mq=1709.1+290.9x1+7.9625=2000+7.9625=2007.963kN.m与构件信息2008kN.m一致。

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结 论

1

拉梁采用交叉梁的计算模型,拉梁承受自身附加荷载、自重和覆土重以及两端柱底弯矩。

2

拉梁的轴力取拉梁两端柱底轴力的十分之一,其中拉梁两端柱底轴力是单工况下拉梁两端柱底轴力的最大值然后再进行组合。

3

拉梁两端弯矩取拉梁两端柱底弯矩和“柱底弯矩分配系数”的乘积,拉梁两端柱底弯矩为组合弯矩。拉梁两端柱底弯矩还和“柱底弯矩放大系数”,“考虑高差引起附加弯矩(刚体基础自动考虑高差引起的附加弯矩)”有关。拉梁自重、覆土重、附加荷载产生的弯矩,还需要考虑分项系数。

知识点:基础拉梁内力的计算

基础拉梁计算

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