我们在混凝土梁受弯加固计算时,弯矩设计值M通常习惯性取弯矩包络图中最大弯矩值,我们今天通过一个计算实例来验证下这种做法是否妥当。
01 工程概况
在8度区(0.2g)某框架结构中,某框架梁抗震等级一级,混凝土等级C30,纵筋等级HRB400,截面300x800,原梁底配筋4F18(As0=1018mm²),见图1。经YJK复核改造后配筋计算值1200mm²,见图2,可以判定梁底配筋不足。
图1 梁原始配筋图
02 信息录入
图4 梁原截面参数
图5 梁原配筋参数
03 加固验算(取弯矩包络值)
我们采用JGTOOL软件进行加固计算,设计弯矩我们取图3中梁底包络图中最大值M=334kN。此处特别注意,该弯矩是否为地震作用组合一定要判断准确,从图3可以看出该弯矩并非出现在跨中部位,应该主要为地震作用产生的,可以先判定为地震作用组合,后面可以在YJK构件信息中进一步验证其准确性。
图6 梁改造后内力参数
图7 梁加固计算结果
通过以上计算,我们发现YJK计算配筋不足的梁,经过我们手算,承载力竟然是满足要求的。
这个时候,在其他构件参数都不可能出错的情况下,有很大概率是我们选取的弯矩设计值出问题了,点开该梁在YJK中的构件信息,见下图8。
图8 梁构件信息
通过构件信息我们可以看出:
★我们选取的弯矩包络值对应的荷载组合号为27,说明是地震作用组合(可以通过YJK每根构件信息末尾的荷载组合列表判断),前面所填参数无误;★我们选取的弯矩包络值(M=334)对应的梁底计算配筋是942,小于跨中弯矩值(M=297)对应的计算配筋值1120;★跨中弯矩值(M=297)对应的荷载组合号为7,为非地震作用组合。通过以上分析,我们发现跨中相对较小的弯矩,算出的配筋比弯矩包络值还要大,造成这种情况的原因应该是荷载组合方式的差异,两种荷载组合下的承载力计算公式分别是:★地震作用组合时,S1≤R/γRE,本案例S1为弯矩包络值334kN.m,γRE=0.75;★非地震作用组合时,S2≤R,本案例S2为弯矩包络值297kN.m;在承载力设计值R不变的情况下,S1*γRE=250.57kN.m<S2=297kN.m,显然是非地震作用组合下更为不利。这充分说明,我们在该梁加固计算时,简单粗暴的直接选取弯矩包络值是不恰当的。下面我们将选取配筋的控制值M=297kN.m再次进行加固计算。
04 加固验算(取配筋控制弯矩)
选取配筋控制弯矩重新计算后,我们发现手算的鉴定结论和YJK配筋计算结论是一致,该梁承载力不足,确实需要加固。
05 结论及设计建议
通过以上案例的分析,我们建议在进行混凝土梁受弯加固设计时:
(1)对于非框架梁,可以直接选用弯矩包络值进行计算;(2)对于框架梁,应打开模型中构件信息,选用最大计算配筋对应的弯矩设计值进行计算,并应注意区分是否为地震作用组合,不应直接选用弯矩包络值进行计算;如果觉得以上方法效率太低,可以直接用JGTOOL的导入数据功能,软件将自动判断配筋控制弯矩。