A. 倒梁法计算时,如何调整支座的不平衡力
倒梁法是假定柱下条形基础 的基底反力为直线分布, 以柱子作为固定铰支座, 基底净反力作为荷载, 将基础视为倒置的连续梁计算内力的方法。当基础或上部结构的刚度较大, 柱距不大且接近等间距, 相邻柱荷载相差不大时, 用倒梁法计算内力比较接近实际。但按这种方法计算的支座反力一般不等于柱荷载, 主要是由于没有考虑土与基础以及上部结构的共同作用, 假设地基反力按直线分布与事实不符所致, 为了消除这个矛盾, 可用逐次渐进的方法, 将支座处的不平衡力均匀分布在本支座附近1/3跨度范围内, 调整后的地基反力呈阶梯形分布, 然后再进行连续梁分析, 可反复多次, 直到支座反力接近柱荷载为止。[1]
中文名
倒梁法
外文名
inverted beam method
受力
反力为均匀分布
假设
柱子为支座
缺点
不完全能够满足静力平衡条件
快速
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静定分析法
基础梁
简介
基础梁的受力比较复杂,准确计算也十分复杂,它和基础底板共同工作,对它的计算结果的影响因素很多,要考虑基础与地基共同工作,要考虑基础与上部结构共同工作,而且这些共同工作的状况都很难以准确的数据表达出来。我们已有些计算理论,但分析计算较复杂。实践中,在符合一些假定的情况下,常采用一些简化计算方法,如倒梁法和静定分析法。倒梁法是以柱子为支座,将地基反力作用在基础梁上,当作多跨连续梁来分析,可采用弯矩分配法来计算,但计算出的支座反力往往与柱压力不符,计算时一般将该差值均匀分布在相应的支座两侧各三分之一跨内。再进行一次或几次连续梁的分析,直到误差较小为止。 一般只需1~ 2 次调整即可[2] 。或是将柱下条形基础假设为以柱脚为固定铰支座的倒置连续梁,以线性分布的基底净反力作为荷载,用弯矩分配法或查表法求解倒置连续梁的内力。或将上部结构看成绝对刚性,其作用看成基础梁的铰支座。地基绝对反力看成梁上荷载,基础按倒置的多跨连续梁计算内力,即为倒梁法。由于倒梁法在假设中忽略了基础梁的挠度和各柱脚的竖向位移差,且认为基底净反力为线性分布,故应用倒梁法时限制相邻柱荷载差不超过20%,柱间距不宜过大,并应尽量等间距。若地基比较均匀,基础或上部结构刚度较大,且条形基础的高度大于1/6柱距,则倒梁法计算得到的内力比较接近实际。
静定分析法
静力计算法是在柱荷载作用下,求地基反力,然后直接将基础梁按在柱力作用和地基净反力作用下,求出各截面的内力。相对来说,计算比倒梁法要简单。静定分析法计算实质是将基础梁看成是一个刚度很大独立的单梁,忽略了上部结构和下部地基与它的共同工作,忽略了上部柱子之间的连系。倒梁法是在考虑了基础梁具有足够刚度的前提下,把柱子和上部结构的刚度视为无穷大,相对静定分析法来说,夸大了柱子对基础梁的约束力; 而静定分析法则忽略了柱子和上部结构对基础梁的约束力。而实际工程中,上部结构多处于这两者之间。 所以,在计算中,如果认为上部刚度较大时,宜采用倒梁法;上部刚度较小时, 宜采用静定分析法;中等刚度时,可采用这两种方法进行分析调整。必要时,我们还可两种结果作内力包络图,当然,安全性就更高了。
基础梁
基础梁是工业建筑中支承非承重墙用以代替墙体基础的梁。当基础需埋深较大时,采用基础梁可节约造价,还可以消除柱基和墙基之间的沉降差。一般做成钢筋混凝土预制梁,两端搁置在柱基的杯口上。寒冷地区砌体结构中为了防止冻土影响,需将基础落深,为了节约墙体材料,常用基础梁将墙体和墙体所受荷载传至两旁深基础上。梁板式筏形基础中的梁或基础中的连系梁等也统称为基础梁。基础梁计算的关键,在于选择合理的地基模型求解地基反力。主要的地基模型如下。①文克勒模型:又称弹簧垫层模型。它假设地基单位面积上所受的压力与地基沉陷成正比。②半无限大弹性体模型:它假设地基是半无限大的理想弹性体。③中厚度地基模型:它假设地基为有限深的弹性层。④成层地基模型:它假设地基为分层的平面或空间弹性体。除①外,其余的模型,又称为连续介质地基模型。此外,有时还采用双垫层弹簧模型、各向异性地基模型等。在一些小型工程设计或初步设计中,有时直接采用地基反力直线分布假设,使反力的求解成为静定问题,计算大为简化。