砌體結(jié)構(gòu)中梁端支座簡化的研究

晁曉宇 張 艷

（許昌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南許昌 461000）

房屋建筑中樓面的梁板結(jié)構(gòu)（圖1），梁的兩端支承在磚墻上，梁上的板用以支承樓面上的人群、設(shè)備重量等，通過本課題的研究和分析，來探討梁端支座的簡化形式。

圖1

1 理想支座形式

理想的支座形式有固定鉸支座、可動鉸支座和固定端支座，該梁的梁端簡化成哪種支座形式，先由上述三種理想支座形式的受力形式分析。

1.1 固定鉸支座

圖2（a）是固定鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接，構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任何方向的移動，但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動，可見固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈相同，即約束反力一定作用于接觸點(diǎn)，垂直于銷釘軸線，并通過銷釘中心，而方向未定。固定鉸支座的簡圖如圖2（b）所示。約束反力如圖2（c）所示，可以用RA和一未知方向的角α表示，也可以用一個水平力XA和垂直力YA表示。

建筑結(jié)構(gòu)中這種理想的支座是不多見的，通常把不能產(chǎn)生移動，只可能產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動的支座視為固定鉸支座。

1.2 可動鉸支座

圖3（a）是可動鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用銷釘連接，而支座可沿支承面移動，這種約束，只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動，而不能阻止構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動和沿支承面方向的移動。所以，它的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行模怪庇谥С忻妫较蚩赡苤赶驑?gòu)件，也可能背離構(gòu)件，要視主動力情況而定。這種支座的簡圖如3（b）所示。

圖3

1.3 固定端支座

整澆鋼筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墻中，一端懸空，再如基礎(chǔ)與地基澆筑在一起等，如圖4（a）（b）所示，這樣的支座叫固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移動，也不能轉(zhuǎn)動，所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外，還有一外約束反力偶。這種支座簡圖如圖 4（c）所示，其支座反力 XA、YA、MA表示如圖 4（d）所示。

圖4

由以上三種理想支座形式的分析可知，三種支座形式對于桿端都是一種約束，把支撐在砌體墻體上的梁端支座簡化成哪種支座形式，就要分析該梁端砌體墻對梁端的約束更接近哪種支座形式[1]。由于砌體的墻體結(jié)構(gòu)的剛度沒有那么大，對梁端轉(zhuǎn)動的約束相對較弱，梁端可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，分析該結(jié)構(gòu)部位處對梁端的約束更接近鉸支座的形式，對該梁端支座的簡化簡化成鉸支座。鉸支座又有固定鉸支座和可動鉸支座兩種形式，要簡化成哪種鉸支座還要從平面圖形的幾何性質(zhì)的原理進(jìn)行分析。

2 樓面梁支座簡化

該梁在豎向荷載作用下梁端都只產(chǎn)生豎向支撐力，若梁端都簡化成可動鉸支座則不符合平面圖形幾何性質(zhì)理論中幾何不變體系組成的規(guī)則，結(jié)構(gòu)中少了一個約束，由此分析，則梁一端的支座可設(shè)置成固定鉸支座的形式，另一端設(shè)置成可動鉸支座，則使該結(jié)構(gòu)形成了幾何不變的結(jié)構(gòu)體系，而不改變該梁梁端支座處的受力，兩端支座處還是只產(chǎn)生豎向的支撐力[2]。于是對該梁的支座進(jìn)行簡化，形成該梁的計(jì)算模型如圖5。

雖然由支座端的約束形式把桿端支座簡化成了鉸支座的形式，但實(shí)際結(jié)構(gòu)處對桿端的轉(zhuǎn)動還有部分約束，該部分約束在計(jì)算模型不進(jìn)行考慮但在結(jié)構(gòu)配筋時(shí)還要考慮該因素的影響，對梁端上部配置縱向構(gòu)造鋼筋，在支座簡化時(shí)忽略的部分在構(gòu)件配置材料時(shí)考慮[3]。

圖5

3 支座簡化的方法

在對結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算時(shí)要對結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的支座進(jìn)行簡化，簡化成哪種支座形式要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)中支撐端對構(gòu)件的約束限制作用，能夠限制住構(gòu)件的移動和轉(zhuǎn)動的支座即簡化成固定端支座，能夠限制住構(gòu)件移動但對構(gòu)件轉(zhuǎn)動的限制作用較弱時(shí)簡化成簡支支座。根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖簡化的原則：①能夠反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況；②抓住主要因素忽略次要因素使計(jì)算簡化，由該原則對結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型進(jìn)行簡化。在結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖簡化中忽略的因素在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行考慮[4]。

對板端支座的簡化和次梁端支座的簡化采用同樣的簡化方法，若端部支撐對構(gòu)件端部轉(zhuǎn)動的約束作用較弱，即簡化成簡支支座，支座簡化時(shí)忽略的因素在配筋時(shí)考慮，對板端或次梁端支座簡化計(jì)算模型時(shí)簡化成鉸支座的形式，配筋時(shí)對板端或次梁端支座上部按構(gòu)造配置縱向受力鋼筋[5]，圖6為次梁端簡化成鉸支座的計(jì)算模型。

圖6

4 結(jié)語

該課題的研究是多年來對理論不斷分析和研究的成果，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)部分的研究還會有些欠缺，以后還要加強(qiáng)該課題實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)方面的繼續(xù)探索和研究。

[1]李軍歌.對橋梁支座簡化模型的一點(diǎn)思考[J].四川建筑，2005，25（2）.

[2]鐘進(jìn)武.橋梁支座類型及其應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008（12）.

[3]梅利峰.各種橋梁支座的布設(shè)方法[J].交通世界，2008（01）.

[4]瞿海雁，李國強(qiáng)，孫建運(yùn)，陳素文.側(cè)向沖擊作用下鋼管混凝土構(gòu)件的簡化分析模型[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，39（1）.

[5]吳成亮，仝強(qiáng)，高峰利.一種新型單向滑動球型支座性能與試驗(yàn)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009（3）.