超筋情況處理心得

超筋摘要：本文總結(jié)了超筋的幾種類型，及每種超筋的解決方法、詳細(xì)的分析了超筋的幾種原因、剪力墻中連梁超筋的原因，及解決方法，連梁設(shè)計時應(yīng)注意的要點，剛度折減，程序操作等、總結(jié)了轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換梁及上一層剪力墻超筋的原因及解決方法、轉(zhuǎn)換層受力的特點及轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的類型，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的內(nèi)力調(diào)整、pkpm程序?qū)τ谥?，梁，墻超筋程序的判斷。本文章總結(jié)于：劉錚“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計快速入門”、朱炳寅“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答與分析”、“建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析”、郁彥“高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計”、楊星“pkpm結(jié)構(gòu)軟件從入門到精通”、鋼結(jié)構(gòu)論壇、文獻(xiàn)以及網(wǎng)上別人經(jīng)驗總結(jié)。共12頁。

2011-11-20---12-281.超筋的種類：彎矩超，即梁的彎矩設(shè)計值大于梁的極限承載M；2.剪扭超；3.扭超（普通梁不存在扭矩超，有的話，可能是中間梁端梁M不平衡導(dǎo)致）4.剪超；5.配筋超：梁端鋼筋配筋率2.5%；6.混凝土受壓區(qū)高度不滿足；只要一項不滿足，整個計算結(jié)果都顯示紅色，在“混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖”中可以查看、可以根據(jù)受力分析，結(jié)構(gòu)布置，和周邊梁計算結(jié)果比較，判斷是哪種超筋。2.Pkpm計算結(jié)果說明：（圖形文件輸出混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖）As1、As2、As3為梁上部(負(fù)彎矩)左支座、跨中、右支座的配筋面積(cm2)。

Asm1、Asm2、Asm3表示梁下部(負(fù)彎矩)左支座、跨中、右支座的配筋面積(cm2)。

Asv表示梁在Sb范圍內(nèi)的箍筋面積(cm2)，取抗剪箍筋A(yù)sv與剪扭箍筋A(yù)stv的大值。

Ast表示梁受扭所需要的縱筋面積(cm2)。

Ast1表示梁受扭所需要周邊箍筋的單根鋼筋的面積(cm2)。

G，TV分別為箍筋和剪扭配筋標(biāo)志。3.設(shè)計時應(yīng)注意要點：1.梁端負(fù)彎矩傳遞給主梁，就成了主梁扭矩，扭矩越大，扭轉(zhuǎn)角度和變形也就越大。2.假設(shè)次梁無限剛，不發(fā)生任何變形，相當(dāng)于鉸接，傳遞過去時，就一個剪力；換種說法：當(dāng)次梁截面較高、主梁截面較窄、次梁無負(fù)彎距配筋下，次梁端完全開裂，此時可以認(rèn)為是完全鉸。3.假設(shè)一開始是按固接設(shè)計，后來由于扭矩過大或者抗扭剛度大，會發(fā)生很大的變形，就會破壞，相當(dāng)于卸載。

4.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式允許帶縫工作的；當(dāng)主梁出現(xiàn)裂縫后，其抗扭剛度急速降低，主梁對次梁的嵌固作用降低，在節(jié)點出現(xiàn)裂縫，內(nèi)力出現(xiàn)重分布，次梁端彎矩變小，跨中彎矩變大。

5.不管是點鉸還是不點，次梁對主梁來說始終存在不可忽視的扭矩；次梁和主梁間的扭轉(zhuǎn)是協(xié)調(diào)扭轉(zhuǎn)，而非純扭轉(zhuǎn)；.pkpm沒有考慮樓板對主梁的約束作用，也就是程序算出的扭矩不是真實的，偏大。

6.

,所以當(dāng)次梁越靠近主梁時，所分配到的扭矩越大，類似于剪力的分布，兩者之間可以類比；

T=

φ*Ip/(r*0.5L)，在相同的轉(zhuǎn)角下，梁長L越短，T越大，那么

=T*r/Ip越大，所以很容易發(fā)生剪扭超。

7.PKPM中梁如果按主梁輸入，其數(shù)值計算模型為按空間桿單元參與結(jié)構(gòu)整體計算。計算內(nèi)力時，程序?qū)⒘貉亻L度方向等分為13個截面，在每個截面上根據(jù)內(nèi)力計算所需配置的鋼筋面積和按規(guī)范規(guī)定的最小配筋率取大者；13個截面中有一個截面超筋，結(jié)果中則會顯示超筋。8主梁截面變大，主梁更能約束次梁，節(jié)點更接近于固接，則次梁端負(fù)彎矩M變大，跨中彎矩M變小，起到了增大主梁扭矩T的作用，依材料力學(xué)公式，主梁扭轉(zhuǎn)角度也變大，即次梁端部上翹增加，次梁梁端負(fù)彎矩變大，EI不變，節(jié)點轉(zhuǎn)角變大，符合變形協(xié)調(diào)。次梁截面變大，節(jié)點更接近于鉸接，則次梁端負(fù)彎矩M變小，跨中彎矩M變大，起到了減小主梁扭矩T的作用，依材料力學(xué)公式，主梁扭轉(zhuǎn)角度也變小，即次梁端部上翹減小，次梁截面變大，抗彎剛度也變大，次梁端負(fù)彎矩M變小，則節(jié)點轉(zhuǎn)角變小，符合變形協(xié)調(diào);

主梁截面變大，主梁梁端彎矩和跨中彎矩都增大，因為剛度變大，能吸收的彎矩更多。9．Pkpm：程序分析時，是三維分析，能考慮剛度的相對變化，算出來的計算結(jié)果符合概念設(shè)計中的方法，并不是我們手算時的公式，我們手算，要么是完全固接，要么鉸接，可實際工程梁柱節(jié)點卻完全不是這樣，satwe是根據(jù)剛度來算力的。10.扭矩分兩個類型，一個是平衡扭矩，這種扭矩的大小是恒定值。例如雨棚對支撐梁的扭矩，不會因為支撐梁的剛度大小而改變，也不會因為雨棚的開裂而改變。另一種扭矩叫做協(xié)調(diào)扭矩，這種扭矩的大小不是恒定，會隨著結(jié)構(gòu)的剛度關(guān)系而變化，例如邊次梁對框架主梁的扭矩。4.超筋解決方法：a:抗：加大截面，增大截面的剛度；一般在建筑要求嚴(yán)格處，如過廊等，加大梁寬；建筑要求不嚴(yán)格處，如衛(wèi)生間等加大梁高；提高混凝土強(qiáng)度等級。b：放：點鉸，以梁端開裂為代價，不宜多用；點鉸對輸入的彎矩進(jìn)行調(diào)幅到跨中，并釋放扭矩。強(qiáng)行點鉸不符合實際情況，不安全?；蛘吒淖兘孛娲笮?，讓節(jié)點有接近鉸的趨勢；并且相鄰周邊的豎向構(gòu)件加強(qiáng)配筋。c：力流與剛度。通過調(diào)整構(gòu)件剛度來改變輸入力流的方向，使力流避開超筋處的構(gòu)件，加大部分力流引到其他構(gòu)件，但在高烈度區(qū)，會導(dǎo)致其它地方的梁超筋。

對超筋梁，可以查看計算結(jié)果，看是因什么原因超限。一般可以采用提高混凝土強(qiáng)度等級、加大截面尺寸（多是加寬）來解決，或者使用上允許的情況下，也可以考慮梁端水平或豎向加腋，以解決抗剪截面不足（剪壓比超限）或截面有效高度偏?。▁/h0，偏小太多可沒轍）的問題。如果梁的下鐵有潛力可挖，亦可考慮將與筒相連的梁端設(shè)置為鉸接計算，配筋設(shè)計時，按實際配筋面積反算端部彎矩，再調(diào)整下鐵及遠(yuǎn)端支座上鐵配筋，這往往可以解決在筒壁上梁縱筋錨固長度的不足。4.1.剪扭超：4.1.1.位置：梁一端做在主梁上，另一端和柱連接、主梁跨度很?。绺弑炔煌?，抗剪扭公式不同）、次梁距主梁支座很近、主梁與次梁之間。4.1.2.原因：扭矩過大。，從公式可知主要取決與T，在設(shè)計時，可在“混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖”中查看，和周邊的數(shù)字對比一下，可發(fā)現(xiàn)一般都是TV或T數(shù)字比較大。4.1.3.解決方法：

1.抗：增大主梁的截面，提高其抗扭剛度，雖然增大主梁的截面，100mm~200mm；主次梁節(jié)點更趨近與固接，彎矩變大，但是次梁彎矩有一個上限的。可以提高混凝土強(qiáng)度等級。2.消：增加次梁抗彎剛度，主次梁節(jié)點更趨近于鉸，次梁梁端彎矩變小，相當(dāng)于卸載，但從原理上講，把主梁截面變小，同時又增加次梁抗彎剛度，會更接近鉸，但是從概念上講，減小主梁的截面，未必可取，因為減小主梁截面的同時，抗扭能力也變差了；實際設(shè)計中，往往是這兩種思路的結(jié)合，在增加次梁抗彎剛到同時，適量增加主梁的抗扭剛度，主梁高度增加50—100；但增加次梁抗彎剛度更有效。3.點鉸：有代價，開裂，盡量不用，并且一般不把在同一直線上的2根次梁都點鉸，這兩根次梁共用同一個節(jié)點。實在要用，則次梁上筋構(gòu)造設(shè)置，支座鋼筋不能小于底筋的1/4；在次梁端部要箍筋加密，以抵抗次梁開裂后，斜裂縫間混凝土斜壓力在次梁縱筋上的擠壓；主梁筋腰筋均放大20%~50%，并按抗扭設(shè)計；主梁箍筋直徑一般放大一級或適當(dāng)箍筋加密，間距100mm；主梁要滿足強(qiáng)剪弱彎。4.Pkpm程序處理：考慮樓板約束的有利作用，次梁所引起的彎矩有很大一些部分由樓板來承受了；彈性方法計算結(jié)果*折減系數(shù)；這只是針對于次梁對主梁產(chǎn)生的扭矩，并且沒有考慮樓板對主梁的約束作用（一般板能增加梁的抗扭剛度，1.0—1.5倍），所以才乘以折減系數(shù)；一般在0.4～1.0之間，剛性樓板可以填0.4，彈性樓板填1.0；若有的梁需要折減，有的梁不需要折減，可以分別設(shè)定梁的扭矩折減系數(shù)計算兩次，分別取相應(yīng)計算結(jié)果；.對雨篷等構(gòu)件引起的純扭轉(zhuǎn)，或者有弧梁時，折減系數(shù)系數(shù)為1.0，因為樓板的約束作用很弱。5.改變布置：梁兩邊板荷載差異大，加小次梁分隔受荷面積,考慮平衡兩邊的荷載差值；用寬邊梁，比如300*1000，使得次梁落在寬扁梁上（不得已為為之，因為影響建筑美觀）。實例：大跨度次梁對邊框梁扭矩很大；柱網(wǎng)7.5*15m，于是采用預(yù)應(yīng)力次梁，其間距1500，,1500*5=7500mm；混凝土強(qiáng)度等級C40，次梁200*800，與次梁平行的單榀主梁250*800；垂直幾跨主梁450*900；梁的跨度一般不要超過12m，如果荷載不是很大，跨度可以做到15~16m；4.2.剪壓比超限：調(diào)大截面或增大混凝土等級?？偨Y(jié)：一般是先考慮pkpm程序扭矩折減系數(shù)如果還超筋，一般先用上面的抗，消方法，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，不得已而為之的辦法是點鉸接；但是一般次梁離框架柱比較近時，其它辦法有時候很難滿足，因其剪力大，扭矩大，點鉸接更簡單或者設(shè)寬扁梁。最終不管采取哪種措施，邊梁設(shè)計時要布置一定量的抗扭鋼筋，主梁要多配點箍筋，箍筋提高一個等級或者間距100mm；在設(shè)計中，防止出現(xiàn)裂縫，一般都是盡量不按鉸設(shè)計，并且按固接比較準(zhǔn)確；按固接時，可以把跨中鋼筋多加5%~10%，防止一旦梁端節(jié)點出現(xiàn)裂縫，出現(xiàn)內(nèi)力重分布，跨中鋼筋吃緊。并且還要考慮經(jīng)濟(jì)性，為了這一根或者幾根梁，要做些有必要的權(quán)衡。4.3.配筋超、彎矩超：4.3.1.位置：兩柱之間框架梁。4.3.2.判斷：抗彎超，配筋超：進(jìn)入satwe“分析結(jié)果圖形和文本顯示”圖形文件輸出：2-混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖跨中或梁端M顯示紅色，顯示一個很大的紅色數(shù)字1000圖形文件輸出：5-梁設(shè)計內(nèi)力包絡(luò)圖，簡要的用算一下配筋率，保護(hù)層厚度取30。沒必要去準(zhǔn)備判斷到底是彎矩超或者是配筋超；因為兩者是相對應(yīng)的，解決方法也基本相同，都是要滿足不顯紅；可以在pkpm中查看配筋率，用排除法判斷或者手算。4.3.3.原因：1.荷載過大，有時候梁的兩邊板荷載相差很大；2.梁截面過??；3.跨度太大；以上原因造成了彎矩過大，配筋過大，配筋率過大。最大配筋率2.5%時的配筋面積

計算配筋

實配鋼筋200*400

=18505根22=1901250*600

=35636根28=3695300*800

=57758根30=56554.3.4.解決方法：1.一般是加梁高，因為，可以加大100mm~200mm；當(dāng)然也可以加梁寬，但一般建筑要求盡量不漏梁，梁寬同墻寬；如果有凈高限制，則加梁寬。2.減小其荷載，分流，把一些梁不搭在其上面。

3.減小跨度，加柱（一般不用）。4.點鉸（不得已而為之）。注：以上措施，如果有幾個標(biāo)準(zhǔn)層同一位置都要采用相同的措施，則可以采用層編--層間編輯來完成，提高效率。4.4.抗剪超：進(jìn)入satwe“分析結(jié)果圖形和文本顯示”圖形文件輸出：2-混凝土構(gòu)件配筋及鋼構(gòu)件驗算簡圖箍筋G值很大，整個計算結(jié)果顯紅色。4.4.1.解決方法：一般來說，加梁寬與加梁高效果一樣，但加梁寬，可增加箍筋肢數(shù)，利用箍筋抗剪。也可以提高混凝土強(qiáng)度等級。4.5.實例1：5層框架剪力墻結(jié)構(gòu),8度0.2g.X向柱網(wǎng)尺寸7200,Y向7200+10200.Y向框架梁端大部分超筋,約3%.平面長寬比粗算大于3，而且混凝土墻圍合的筒子偏置，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可能不好，超筋的梁有可能是因為結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)附加內(nèi)力造成的。墻體也有超的，應(yīng)該看看超限文件是什么原因。主要為X向墻體及連梁超，說明該方向偏弱。建議在下邊加設(shè)X向墻肢，盡量平衡X向墻體布置，調(diào)整兩個方向的結(jié)構(gòu)剛度不要差別太大。7200柱網(wǎng)建議做2X2井字梁，這樣荷載效應(yīng)要比現(xiàn)在的交叉梁小，有利于減小主梁高度。另外，混凝土強(qiáng)度等級、柱截面等也會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。實例2：有一10層的框架辦公樓，1層和2層走廊梁不管如何調(diào)整都是超筋，走廊梁跨度3m，梁取為400*300，兩邊各是7200的框架梁800*300，一品框架共3跨，中柱900*900，邊柱800*800：如果中間布置了兩列框架柱，尺寸還這么大，是不是因為控制位移的需要呢？中柱和邊柱尺寸均較大，且相比之下，兩大跨的框架梁和中間短框架梁剛度相差明顯，因為地震作用造成的短梁超限也不足為奇了。建議，一方面是調(diào)整柱截面尺寸，如果是單純?yōu)榱丝刂莆灰?，可以考慮提高柱混凝土強(qiáng)度等級，改正方形柱為矩形柱，或者可以試試調(diào)整柱網(wǎng)，甚至是改為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，這對于高層建筑控制位移是很有效的，也就是從結(jié)構(gòu)平面布置如手修改。另一方面，邊跨框架梁截面尺寸300*800，高度偏大可是寬度對比于柱很小，并不經(jīng)濟(jì)且受力不好，可以考慮梁截面加寬以減小高度，一般使用功能如住宅、公寓、賓館或?qū)懽謽堑?，樓面活荷載不大，7200跨度的梁做到寬400、高500~550是沒問題的。1.你好，剛開始看你的定性定量學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的梁部分，目前有兩個問題想請教下：1.1例題中線荷載如何推到出來的，我算了下跟你的結(jié)果對不上；1.2中，板面荷載中1.5mX2是什么尺寸？240墻的線荷載為何要乘以0.7的系數(shù)，而120墻卻不用，兩者是否反過來才對？謝謝答：乘以2是因為有兩面板荷載傳給梁，在做定量分析時，是假設(shè)兩面板是一樣的。。。一般外墻要開門、窗洞，要乘以折減系數(shù)，一般工程都可以取0.7.內(nèi)墻一般不折減，偏保守！2.那1.5M的尺寸是怎么得出來的？我們這墻荷載的折減系數(shù)是在0.6~1.0之間，一般取0.8以上。答：實際設(shè)計千變?nèi)f化，那些總結(jié)我一開始就說了;重在概念，方法！舉出8*8m、6*6m的板，并且中間設(shè)一根次梁，只是為了大概的估算下力的作用大小！好心里有底！實際設(shè)計中，pkpm幫你算了，只要你布置合理，概念清晰，就采用pkpm的計算結(jié)果，略加處理就好了。墻荷載折減，實事求是當(dāng)然最好，，但有時候，要衡量下其它因素，比如在這個小問題上，花那么多時間，從某種角度上去講，值得嗎？這些都是經(jīng)驗問題，沒有絕對的對與錯，保守一點難道就錯了嗎？一家之言，共同探討。3.柱子的PKPM分析部分，引用我的博客內(nèi)容吧，歡迎引用，只是可能有不妥的部分