8 绝对经典 结构设计超筋处理心得

超筋

摘要：

本文总结了超筋的几种类型，及每种超筋的解决方法、详细的分析了超筋的几种原因、剪力墙中连梁超筋的原因，及解决方法，连梁设计时应注意的要点，刚度折减，程序操作等、总结了转换层转换梁及上一层剪力墙超筋的原因及解决方法、转换层受力的特点及转换结构的类型，转换结构的内力调整、pkpm 程序对于柱，梁，墙超筋程序的判断。

本文章总结于：刘铮“建筑结构设计快速入门”、朱炳寅“建筑结构设计问答与分析”、“建筑地基基础设计方法及实例分析”、郁彦“高层建筑结构概念设计”、杨星“pkpm结构软件从入门到精通”、钢结构论坛、文献以及网上别人经验总结。共12页。

2011-11-20---12-28

1.超筋的种类：

弯矩超，即梁的弯矩设计值大于梁的极限承载M；2.剪扭超；3.扭超（普通梁不存

在扭矩超，有的话，可能是中间梁端梁M不平衡导致）4.剪超；5.配筋超：梁端钢筋配筋率 2.5%；6.混凝土受压区高度不满足；只要一项不满足，整个计算结果都显示红色，在“混凝土构件配筋及钢构件验算简图”中可以查看、可以根据受力分析，结构布置，和周边梁计算结果比较，判断是哪种超筋。

2.Pkpm计算结果说明：（图形文件输出混凝土构件配筋及钢构件验算简图）

As1、As2、As3为梁上部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm2)。

Asm1、Asm2、Asm3表示梁下部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm2)。

Asv表示梁在Sb范围内的箍筋面积(cm2)，取抗剪箍筋Asv与剪扭箍筋Astv的大值。

Ast表示梁受扭所需要的纵筋面积(cm2)。

Ast1表示梁受扭所需要周边箍筋的单根钢筋的面积(cm2)。

G，TV分别为箍筋和剪扭配筋标志。

3.设计时应注意要点：

1.梁端负弯矩传递给主梁，就成了主梁扭矩，扭矩越大，扭转角度和变形也就越大。

2.假设次梁无限刚，不发生任何变形，相当于铰接，传递过去时，就一个剪力；换种

说法：当次梁截面较高、主梁截面较窄、次梁无负弯距配筋下，次梁端完全开裂，此时可以认为是完全铰。

3.假设一开始是按固接设计，后来由于扭矩过大或者抗扭刚度大，会发生很大的变形，

就会破坏，相当于卸载。

4.钢筋混凝土结构式允许带缝工作的；当主梁出现裂缝后，其抗扭刚度急速降低，主梁对次梁的嵌固作用降低，在节点出现裂缝，内力出现重分布，次梁端弯矩变小，跨中弯矩变大。

5. 不管是点铰还是不点，次梁对主梁来说始终存在不可忽视的扭矩；次梁和主梁间的扭转是协调扭转，而非纯扭转；.pkpm没有考虑楼板对主梁的约束作用，也就是程序算出的扭矩不是真实的，偏大。

6. ,所以当次梁越靠近主梁时，所分配到的扭矩越大，类似于剪力的分布，两者之间可以类比； T = φ*Ip/(r*0.5L)，在相同的转角下，梁长L越短，T越大，那么 = T*r/Ip越大，所以很容易发生剪扭超。

7.PKPM中梁如果按主梁输入，其数值计算模型为按空间杆单元参与结构整体计算。计算内力时，程序将梁沿长度方向等分为13个截面，在每个截面上根据内力计算所需配置的钢筋面积和按规范规定的最小配筋率取大者；13个截面中有一个截面超筋，结果中则会显示超筋。

8主梁截面变大，主梁更能约束次梁，节点更接近于固接，则次梁端负弯矩M变大，跨中弯矩M变小，起到了增大主梁扭矩T的作用，依材料力学公式，主梁扭转角度也变大，即次梁端部上翘增加，次梁梁端负弯矩变大，EI不变，节点转角变大，符合变形协调。

次梁截面变大，节点更接近于铰接，则次梁端负弯矩M变小，跨中弯矩M变大，起到了减小主梁扭矩T 的作用，依材料力学公式，主梁扭转角度也变小，即次梁端部上翘减小，次梁截面变大，抗弯刚度也变大，次梁端负弯矩M变小，则节点转角变小，符合变形协调;

主梁截面变大，主梁梁端弯矩和跨中弯矩都增大，因为刚度变大，能吸收的弯矩更多。

9．Pkpm：程序分析时，是三维分析，能考虑刚度的相对变化，算出来的计算结果符合概念设计中的方法，并不是我们手算时的公式，我们手算，要么是完全固接，要么铰接，可实际工程梁柱节点却完全不是这样，satwe是根据刚度来算力的。

10. 扭矩分两个类型，一个是平衡扭矩，这种扭矩的大小是恒定值。例如雨棚对支撑梁的扭矩，不会因为支撑梁的刚度大小而改变，也不会因为雨棚的开裂而改变。另一种扭矩叫做协调扭矩，这种扭矩的大小不是恒定，会随着结构的刚度关系而变化，例如边次梁对框架主梁的扭矩。

4.超筋解决方法：

a: 抗：加大截面，增大截面的刚度；一般在建筑要求严格处，如过廊等，加大梁宽；建筑要求不严格处，如卫生间等加大梁高；提高混凝土强度等级。

b：放：点铰，以梁端开裂为代价，不宜多用；点铰对输入的弯矩进行调幅到跨中，并释放扭矩。强行点铰不符合实际情况，不安全。或者改变截面大小，让节点有接近铰的趋势；并且相邻周边的竖向构件加强配筋。

c：力流与刚度。通过调整构件刚度来改变输入力流的方向，使力流避开超筋处的构件，加大部分力流引到其他构件，但在高烈度区，会导致其它地方的梁超筋。

对超筋梁，可以查看计算结果，看是因什么原因超限。一般可以采用提高混凝土强度等级、加大截面尺寸（多是加宽）来解决，或者使用上允许的情况下，也可以考虑梁端水平或竖向加腋，以解决抗剪截面不足（剪压比超限）或截面有效高度偏小（x/h0，偏小太多可没辙）的问题。如果梁的下铁有潜力可挖，亦可考虑将与筒相连的梁端设置为铰接计算，配筋设计时，按实际配筋面积反算端部弯矩，再调整下铁及远端支座上铁配筋，这往往可以解决在筒壁上梁纵筋锚固长度的不足。

4.1.剪扭超：

4.1.1.位置：梁一端做在主梁上，另一端和柱连接、主梁跨度很小（跨高比不同，抗剪扭公式不同）、次梁距主梁支座很近、主梁与次梁之间。

4.1.2.原因：扭矩过大。，从公式可知主要取决与T，在设计时，可在“混凝土构件配筋及钢构件验算简图”中查看，和周边的数字对比一下，可发现一般都是TV或T数字比较大。

4.1.3.解决方法：

1.抗：增大主梁的截面，提高其抗扭刚度，虽然增大主梁的截面，100mm~200mm；主次梁节点更趋近与固接，弯矩变大，但是次梁弯矩有一个上限的。可以提高混凝土强度等级。

2.消：增加次梁抗弯刚度，主次梁节点更趋近于铰，次梁梁端弯矩变小，相当于卸载，但从原理上讲，把主梁截面变小，同时又增加次梁抗弯刚度，会更接近铰，但是从概念上讲，减小主梁的截面，未必可取，因为减小主梁截面的同时，抗扭能力也变差了；实际设计中，往往是这两种思路的结合，在增加次梁抗弯刚到同时，适量增加主梁的抗扭刚度，主梁高度增加50—100；但增加次梁抗弯刚度更有效。

3.点铰：有代价，开裂，尽量不用，并且一般不把在同一直线上的2根次梁都点铰，这两根次梁共用同一个节点。实在要用，则次梁上筋构造设置，支座钢筋不能小于底筋的1/4；在次梁端部要箍筋加密，以抵抗次梁开裂后，斜裂缝间混凝土斜压力在次梁纵筋上的挤压；主梁筋腰筋均放大20%~50%，并按抗扭设计；主梁箍筋直径一般放大一级或适当箍筋加密，间距100mm；主梁要满足强剪弱弯。

4.Pkpm程序处理：考虑楼板约束的有利作用，次梁所引起的弯矩有很大一些部分由楼板来承受了；弹性方法计算结果*折减系数；这只是针对于次梁对主梁产生的扭矩，并且没有考虑楼板对主梁的约束作用（一般板能增加梁的抗扭刚度，1.0—1.5倍），所以才乘以折减系数；一般在0.4～1.0之间，刚性楼板可以填0.4，弹性楼板填1.0；若有的梁需要折减，有的梁不需要折减，可以分别设定梁的扭矩折减系数计算两次，分别取相应计算结果；.对雨篷等构件引起的纯扭转，或者有弧梁时，折减系数系数为1.0，因为楼板