5 模型计算弯矩对比分析
根据力矩分配法,得到四个模型的内力分布情况,见图5。由图可见:1)侧向土压力存在,对端跨板带弯矩有平衡作用,减少弯矩峰值;2)边墙参考经验系数法提供的MC=0.40M0[1]计算不能满足使用要求;内墙按照MC=0.25M0[1]计算结果又偏于安全;3)对称模型第一跨弯矩峰值比基础为刚性模型要大,而内跨弯矩值要小;4)加强边支座刚度,可以有效减少第一跨跨中弯矩,其对内跨影响很小;5)外墙随计算模型变化而表现出不同的内力分布情况,与普通挡土外墙受力情况有差异。
各模型同一截面处弯矩值对比分析见表1~4。表1中模型四的外墙端支座没有柱帽和框架柱设置,因此没有“支座削峰处弯矩”,支座削峰位置为框架柱、平托板形成的刚域边缘,计算取沿柱边向板45度扩散角与无梁楼板中线相交位置,不是平托板边缘处,具体位置距离柱中心距离=(0.5X柱宽+平托板厚+0.5X楼板厚)=0.35+0.4+0.25=1.0米。
各模型同截面处弯矩值对比 表1
| 位置 计算模型 | 外墙端支座 | 第一跨跨中 | 第一内支座 | 第二跨跨中 | 中间支座 | |
| 模型一 | 截面弯矩值 | 4311 | 1881 | 6123 | 1524 | 5321 |
| 支座削峰处弯矩 | 2302 | | 3814 | | 3207 | |
| 模型二 | 截面弯矩值 | 4060 | 1964 | 6243 | 1509 | 5277 |
| 支座削峰处弯矩 | 2082 | | 3903 | | 3173 | |
| 模型三 | 截面弯矩值 | 2873 | 2375 | 6608 | 1388 | 4847 |
| 支座削峰处弯矩 | 1023 | | 4303 | | 2834 | |
| 模型四 | 截面弯矩值 | 1971 | 2827 | 6605 | 1388 | 4849 |
| 支座削峰处弯矩 | | | 4301 | | 2835 | |
从表2可以看出,经验系数法总弯矩值与各模型削峰后跨间总弯矩计算值基本契合,削峰后跨间总弯矩值=0.5X(左、右支座削峰处弯矩值之和)+跨中弯矩值。模型四第一跨总弯矩值较大是因为边支座未设框架柱和柱帽,已经与经验系数法计算假定不符。
计算模型削峰后跨间总弯矩值对比 表2
| 位置 计算模型 | 第一跨 | 第二跨 |
| 模型一 | 4939 | 5035 |
| 模型二 | 4956 | 5047 |
| 模型三 | 5038 | 4957 |
| 模型四 | 5963 | 4956 |
| 经验系数法 | 4939 | 4939 |
从表3可以看出,基础为刚性时截面第一跨弯矩与经验系数法基本契合,但第二跨差距较大,考虑经验系数法“允许将柱上板带负弯矩的10%分配给跨中板带” [1]计算原则,调整后的弯矩与力学计算相符合。上下对称计算模型计算结果变异较大,特别是第一跨正负弯矩均相差甚远,直接采用经验系数是不安全的。
柱上板带截面弯矩值对比(按67%分配截面弯矩值)表3
| 位置 计算模型 | 外墙端支座 | 第一跨跨中 | 第一内支座 | 第二跨跨中 | 中间支座 |
| 模型一 | 1542 | 1260 | 2555 | 1021 | 2149 |
| 模型二 | 1395 | 1316 | 2615 | 1011 | 2126 |
| 模型三 | 685 | 1591 | 2883 | 930 | 1899 |
| 模型四 | 1321 | 1894 | 2882 | 930 | 1899 |
| 经验系数法 | 1630 | 1284 | 2470 | 889 | 2470 |
从表4可以看出,各模型外墙端支座和第一内支座弯矩值也高于经验系数法。
跨中板带截面弯矩值对比(按33%分配截面弯矩值)表4
| 位置 计算模型 | 外墙端支座 | 第一跨跨中 | 第一内支座 | 第二跨跨中 | 中间支座 |
| 模型一 | 760 | 621 | 1259 | 503 | 1058 |
| 模型二 | 687 | 648 | 1288 | 498 | 1047 |
| 模型三 | 338 | 784 | 1420 | 458 | 935 |
| 模型四 | 650 | 933 | 1419 | 458 | 936 |
| 经验系数法 | 198 | 1087 | 840 | 741 | 840 |
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