砌体结构中梁端支座简化的研究

2018-02-05晁晓宇

建材与装饰 2018年4期

关键词：销钉梁端砌体

晁晓宇张艳

（许昌职业技术学院河南许昌 461000）

房屋建筑中楼面的梁板结构（图1），梁的两端支承在砖墙上，梁上的板用以支承楼面上的人群、设备重量等，通过本课题的研究和分析，来探讨梁端支座的简化形式。

图1

1 理想支座形式

理想的支座形式有固定铰支座、可动铰支座和固定端支座，该梁的梁端简化成哪种支座形式，先由上述三种理想支座形式的受力形式分析。

1.1 固定铰支座

图2（a）是固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑的圆柱铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕销钉转动，可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链相同，即约束反力一定作用于接触点，垂直于销钉轴线，并通过销钉中心，而方向未定。固定铰支座的简图如图2（b）所示。约束反力如图2（c）所示，可以用RA和一未知方向的角α表示，也可以用一个水平力XA和垂直力YA表示。

建筑结构中这种理想的支座是不多见的，通常把不能产生移动，只可能产生微小转动的支座视为固定铰支座。

1.2 可动铰支座

图3（a）是可动铰支座的示意图。构件与支座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。所以，它的约束反力的作用点就是约束与被约束物体的接触点、约束反力通过销钉的中心，垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离构件，要视主动力情况而定。这种支座的简图如3（b）所示。

图3

1.3 固定端支座

整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墙中，一端悬空，再如基础与地基浇筑在一起等，如图4（a）（b）所示，这样的支座叫固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，也不能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束反力外，还有一外约束反力偶。这种支座简图如图 4（c）所示，其支座反力 XA、YA、MA表示如图 4（d）所示。

图4

由以上三种理想支座形式的分析可知，三种支座形式对于杆端都是一种约束，把支撑在砌体墙体上的梁端支座简化成哪种支座形式，就要分析该梁端砌体墙对梁端的约束更接近哪种支座形式[1]。由于砌体的墙体结构的刚度没有那么大，对梁端转动的约束相对较弱，梁端可以产生转动，分析该结构部位处对梁端的约束更接近铰支座的形式，对该梁端支座的简化简化成铰支座。铰支座又有固定铰支座和可动铰支座两种形式，要简化成哪种铰支座还要从平面图形的几何性质的原理进行分析。

2 楼面梁支座简化

该梁在竖向荷载作用下梁端都只产生竖向支撑力，若梁端都简化成可动铰支座则不符合平面图形几何性质理论中几何不变体系组成的规则，结构中少了一个约束，由此分析，则梁一端的支座可设置成固定铰支座的形式，另一端设置成可动铰支座，则使该结构形成了几何不变的结构体系，而不改变该梁梁端支座处的受力，两端支座处还是只产生竖向的支撑力[2]。于是对该梁的支座进行简化，形成该梁的计算模型如图5。

虽然由支座端的约束形式把杆端支座简化成了铰支座的形式，但实际结构处对杆端的转动还有部分约束，该部分约束在计算模型不进行考虑但在结构配筋时还要考虑该因素的影响，对梁端上部配置纵向构造钢筋，在支座简化时忽略的部分在构件配置材料时考虑[3]。

图5

3 支座简化的方法

在对结构中结构构件计算时要对结构中构件的支座进行简化，简化成哪种支座形式要根据实际结构中支撑端对构件的约束限制作用，能够限制住构件的移动和转动的支座即简化成固定端支座，能够限制住构件移动但对构件转动的限制作用较弱时简化成简支支座。根据结构计算简图简化的原则：①能够反映结构的实际受力情况；②抓住主要因素忽略次要因素使计算简化，由该原则对结构的计算模型进行简化。在结构计算简图简化中忽略的因素在结构设计时进行考虑[4]。

对板端支座的简化和次梁端支座的简化采用同样的简化方法，若端部支撑对构件端部转动的约束作用较弱，即简化成简支支座，支座简化时忽略的因素在配筋时考虑，对板端或次梁端支座简化计算模型时简化成铰支座的形式，配筋时对板端或次梁端支座上部按构造配置纵向受力钢筋[5]，图6为次梁端简化成铰支座的计算模型。