问题描述:
某单层开敞式混凝土框架结构(图1),计算完成后,通过【设计>混凝土框架设计>显示设计信息】命令,查看框架梁1的详细设计信息,发现在1.2DL+1.6LL组合下,梁跨中正弯矩值为395.775kN.m(图2)。但是,查看该梁在同一组合下的内力图可知,跨中正弯矩仅为155.025kN.m(图3)。设计采用的跨中正弯矩值与内力的正弯矩值相差很大,这是什么原因?
图1:某单层混凝土框架结构模型
图2:混凝土梁的设计细节
图3:混凝土梁的内力图
解答:
该问题产生的原因是:设计首选项的样式活荷载系数设置成了1.0(图4)。
图4:混凝土框架设计首选项
SAP2000中,样式活荷载的作用:设计阶段,活荷载作用下梁的跨中弯矩按两端铰接计算,其活荷载数值按乘以样式活荷载系数后的值进行计算。以本案例为例,恒载作用下的内力图见图5,活载作用下的内力图见图6.
图5:恒载内力图
图6:活载内力图
以本案例为例:
恒载作用下的跨中弯矩:M_DL=29.813KN.m
活载作用下的跨中弯矩:M_LL=74.531KN.m
考虑两端铰接后的活载作用下的跨中弯矩:
M_LL2=74.531+0.5*(151.835+149.102)=225KN.m
考虑1.0的样式活荷载系数后,1.2DL+1.6LL组合下的弯矩:
M=1.2*29.813+1.0*1.6*225=395.775KN.m,与设计细节相符。
若不想考虑样式活荷载系数,只需要在设计首选项中,将该数值填为0,再重新设计,即可得到正确的设计正弯矩(图7)。
图7:样式活荷载系数为0时,混凝土梁的设计细节
关于样式活荷载系数的更多知识,可参考CSI的这篇wiki:Pattern
live-load factor - Technical Knowledge Base - Computers and Structures, Inc. -
Technical Knowledge Base (csiamerica.com)