摘要：楼（屋）盖中次梁应进行整体建模分析，主次梁交接处部分情况可处理成铰接，比较了两种不同次梁布置方式。
关键词：次梁；受力特性；布置方式
Research on secondary beam of reinforced concrete floor(roof) designing
Zhenyong Zhang
Chongqing University Architectural and Planning Design Research Institute Co., Ltd., Chongqing, 400045
Abstract: Secondary beam of reinforced concrete floor(roof) should be analyzed in whole modeling. Sometimes , the junction of primary and secondary beams can be treated as hinge. Two different arrangement modes of secondary beam is compared in the paper.
Key words: secondary beam; mechanical characteristic; arrangement mode
钢筋混凝土梁板楼盖(屋盖) 是一种常见的结构形式，在工业与民用建筑中普遍使用。其通常由框架主、次梁及梁间平板组成, 主梁双向布置，梁端与框架柱或墙体相连, 截面较大; 次梁双向或单向布置, 梁端与主梁或墙体相连, 截面较小。楼盖的主梁、次梁、楼板结构相连, 现浇为整体。
在混凝土梁板楼（屋）盖中, 次梁的内力与截面一般小于主梁, 不参与框架节点组合弯矩分配, 对整体结构的内力与空间性能影响较小, 但对相连楼板的内力与配筋影响较大。次梁是楼盖的主要受力构件,其设计用途为: 1) 减小楼板的跨度与厚度, 减少楼板内力与配筋; 2) 楼盖洞口边缘的次梁可作为加强肋, 降低洞口周边集中应力的不利影响; 3) 通过调整次梁的布置, 调节楼面荷载传递路径; 4) 满足楼盖承受较大集中荷载的受力与构造需要( 在次梁部位布置较重隔墙、构造柱、设备、悬挂重物) ; 5) 兼作调整楼板局部标高的构造措施; 6)调整楼盖的自振频率、改善其承受振动荷载的性能。
1 次梁计算的现状
在楼（屋）盖设计中，目前国内广泛使用PKPM CAD软件来进行整体计算。在PKPM软件PMCAD中，对于现浇钢筋混凝土结构的次梁，根据PKPM使用手册推荐，一般使用主梁模式来对次梁进行建模。根据PKPM计算分析，次梁不再像平面分析那样作为荷载加到主梁上，而与主梁一起纳入结构计算，共同作用，整体分析。该做法优点是软件考虑了次梁与楼板的整体变形协调，计算结果相比简化计算更符合实际情况。
然而对于平面布置复杂的工业建构筑物而言，次梁布置多而杂，次梁往往形成交叉梁系。传统设计理念往往将其简化成一级次梁二级次梁，认为下一级次梁将荷载传至上一级次梁。然而整体建模不分一级二级次梁。建模计算出来的结果往往不符合传统的设计理念。如下图：按照传统
理念L-1为一级次梁，L-2为3跨连续二级次梁。然而实际情况是二者相互影响，共同作用。按照整体计算分析得出的结果是二者都是单跨，也就是说在交叉处L-2存在正弯矩，要求L-2在交叉处底部受力纵筋应通长设置。不应该按照《混凝土结构设计规范》9.2.2条规定在支座处截断。如果实际设计中确有需要将L-2设计成三跨连续梁，可采取在SATWE 前处理中将L-2在每段两端点铰，保守取单跨简支梁底部钢筋做3跨连续梁顶部及底部钢筋。由于改变了传力路径，如果简单的在梁柱施工图模块里修改梁支座，会造成L-1及与L-1相交框架梁配筋不足而降低了安全度。这就需要设计人员根据设计经验对计算结构进行调整，而不是一味对计算结构照单全收。同时，在对某个杆件进行调整后，一定要考虑与之相关的杆件的受力状况，使整个结构满足安全使用要求。
进行整体计算，一般而言次梁部与主梁连接为刚接。主梁对次梁产生约束，在次梁端部产生负弯矩的同时主梁也会产生扭矩，一般情况下由于整浇楼板，这一点不成问题，但是当次梁靠近主梁支座或者 楼板在主梁边开有较大洞口时，主梁的扭矩很大，导致配筋困难，甚至主梁截面不能满足规范要求。此时应该处理成铰接。当与次梁相交的主梁宽度较小时，若次梁端配筋梁较大选筋直径较粗时，负筋很难满足《钢筋混凝土设计规范》[1]8.3.3条中关于钢筋水平锚固长度的要求，此时即使按计算配筋，也由于构造措施没有保证很难使钢筋充分发挥作用，会使次梁的安全度降低，此时也应该处理成铰接。
根据国标图集11G101-1[2]，在分别采取下图构造措施时，次梁端部可以处理成刚接或者铰接。
次梁与楼板现浇连为一体后, 在荷载作用下两者协调变形。在结构边跨, 当次梁与抗扭刚度较小的边梁相连时, 边梁对次梁梁端的转角约束相对较小, 此时次梁该端受力状况接近于铰接[ 3] 。
2 次梁的布置
次梁的布置直接影响着楼盖的安全性与经济性，次梁布置不仅关系着楼板与次梁本身的受力，也影响着主梁乃至框架柱的受力状况。合理的次梁布置应该同时具备良好的受力特性以及较好的经济性。
以钢铁企业常见的主泵房为例，一般是单层单跨的钢筋混凝土框架结构。设计人员在布置次梁时有两种方式，方式1中次梁平行于板短边布置，方式2中次梁平行于板长边布置。从受力概念分析，方案1屋盖荷载主要由单跨横向框架承受，框架梁柱所受弯矩较大，而纵向次梁由于跨度较小，弯矩较小。方案2中屋盖荷载主要由纵向多跨框架承受，框架梁柱所受弯矩较小。而次梁由于是单跨且跨度较大，必然弯矩较大。从概念上分析，二者各有优劣，本文试从两种布置方式受力及经济性角度相比孰优孰劣。
取纵向5跨，柱距为6m，横向单跨跨度为10m，层高9m(从基础顶面算起为10m)，两种方案柱子大小一样。屋盖布置如下图（对称结构，只示意一半）：
结构计算条件：
材料：混凝土强度等级C25，梁受力主筋为HRB400(fy=360N/m2)，箍筋为HPB300 (fy=270N/m2)。
荷载：屋面恒载2KN/m2，可变荷载考虑为上人屋面为2KN/m2。地震为8度0.2g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。
计算软件采用PKPM 2010 V2.2版
计算结果如下图：
方案1梁所用钢筋混凝土量为33.80m3，方案2梁所用钢筋混凝土量为33.92m3。从以上结果来看，最不利柱子弯矩Mx方案2是方案1的0.91，并且对柱子配筋影响较小。经过以上比较，在抗震设防高烈度区，从受力及经济性角度比较，单层主泵房次梁布置两种方案差别很小，实际工程中采用二者都可以。
3 结语
根据以往工程经验及相关理论，本文论述了次梁的作用，受力状况及构造要求，并通过实例比较不同次梁布置方案的的技术经济性差别，给出了设计建议，可用于今后工程设计的指导。然而实际工程中次梁布置繁而杂，次梁的布置不是单一某种可以概括的，其他情况有待做进一步研究分析。
参考文献
[1]GB50010-2010. 混凝土结构设计规范[S]
[2] 11G101-1. 混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图(现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板)[S].
[3] 刘军. 次梁与混凝土边框梁或外墙整浇结构设计方法的探讨[J]. 工业建筑, 2006, 36(S1).
作者简介：张振勇，男，1982年生，高级工程师，从事土建结构设计等工作。
Email: 413743703@qq.com
论文作者:张振勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/20
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