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【摘要】建筑结构安全关乎生命财产安危，实际工程中，框架柱很容易受到弯矩调幅的影响，但在设计阶段其影响却未得到重视。本文以案例的形式说明其不利影响的方式及程度。
【关键词】弯矩调幅法；塑性内力重分布
一 关于弯矩调幅法
弯矩调幅法是在所计算的梁端负弯矩上乘以调幅系数（系数一般为0.8～1.0）。进行调幅的原因是：框架结构计算时采用的是弹性分析法，而工程实践经验证实了按弹性计算的承载力要小于钢筋混凝土结构的实际承载力；实际工程中的框架节点不存在理想的刚接，减小梁端负弯矩钢筋，可节省材料且便于施工；有意识的使较多的截面在结构破坏时同时达到极限承载力，从而充分的发挥结构潜力。弯矩调幅法属于塑性分析法，在极限承载力作用下框架梁中的内力会进行重分配，调整梁端负弯矩与跨中弯矩的比值，使设计趋于合理。但这种塑性内力重分配对于框架柱的影响却往往被忽略掉了。以一榀框架为例，在竖向荷载作用下调幅后，从平衡角度出发节点处上下柱端弯矩同时减小，变相的增强了框架柱的承载力。但是当考虑地震或风等水平荷载作用时情况会变化，水平荷载F作用于框架结构，当F达到承载力极限时及F=F1时，梁端即会出现塑性铰，若此时F继续增大则内力分配比例会失衡。假设塑性铰在梁端受F1水平荷载出现时，那么刚节点框架可能如图1所示△F=F-F1。因为框架柱受梁约束较小，则其柱上弯矩值结果要大于按框架计算的弯矩。
二 柱在弯矩调幅下内力重分布的近似计算
在弹性分析法为主导的设计阶段，如果负弯矩出现的时间不同，那么塑性铰也就不会同时发生于框架两端。框架中，由下往上的水平荷载相同，调幅系数的加入也无区别，为此塑性铰通常产生于一端，并且是在框架梁相同方向上出现塑性铰。分析得，将荷载△F与梁某段的塑性铰相加，根据柱与梁一端的刚接另一端铰接，可做近似计算。如图2所示为“半框架结构”。
水平荷载值F减去出现塑性铰时的水平荷载，即为△F。基于分析，先加竖向荷载，再加水平荷载，对柱子较为不利。假设在塑性铰出现时，根据框架分析出现的水平荷载引起的弯矩是My，根据框架分析出现的水平总荷载的弯矩是Mh，那么：
上述公式中，塑性铰先出现的框架端的最大弯矩是M（迭加弯矩）；框架在竖向荷载作用下分析后出现的弯矩值为Mv；框架分析得到的相同截面出现的总的横向荷载引起的弯矩值为Mh；总的横向荷载值为F。
因多层框架中荷载在各层有区别，产生于框架端的竖向荷载有存在不同的弯矩值Mv，由水平荷载出现的Mh弯矩值也有差異，a的值也有差异。实际计算中，可取用框架梁值的平均值。
三 计算案例
例：钢筋混凝土框架为十层，梁跨度为6m，底层层高4.5m，其他层高均为3m。梁的截面尺寸为300x600mm2，柱截面的尺寸为500x500mm2，顶层均布竖向荷载为20KN/m，其余均布竖向荷载均为30KN/m；每层承受水平荷载均为30KN，混凝土标号C30，钢筋标号HRB400。计算如下：
因为底层柱受到的调幅不利影响最大，本例中仅计算底层柱的弯矩值。以①、②、③为给底层柱编号，以右端为水平力指向。
柱下端的最大弯矩可根据框架分析而来：
受△F的影响，那么下端柱的底层端弯矩根据刚节点框架计算得到弯矩是：
以某一端的半框架铰接梁计算：
根据计算结果得知， ，的误差的平均值可以得到15.6%的最大值，及5.6%的最小值。
如果0.8时，那么误差将加大，结果为：
当0.8时，可存在超过30%的误差，最小也为10%。
四 结语
以弯矩调幅法对钢筋混凝土结构进行设计，内力重分布会对下部框架柱产生不利影响。根据计算，调幅程度越大、建筑物越高则其不利影响越明显。
实际工程中，框架梁柱节点不存在真正意义上的完全刚接的情况，即使在结构设计中不进行梁端弯矩调幅，柱子同样可能受到节点转动时的较大制约。特别在装配式框架结构中，因为存在较小的节点刚度，柱子不利影响将加大。
若根据“强柱弱梁”理论，仅仅考虑弯矩调幅对于梁的作用，则设计的结构之片面的得到了“弱梁”的结果，而没有到达“强柱”的目的，设计存在缺陷，在地震及风荷载作用下存在着极大地安全隐患。
参考文献：
[1] 陈玲玲，王志远，王凤云等.预压装配式框架梁端设计与分析[J].工程与建设，2013，27（2）：221-223.
[2] 冷元.基于规范的高层建筑风荷载与地震作用对比分析[D].苏州科技大学，2013.
[3] 张文元，周宇，张耀春等.支撑节点板对铰接框架梁柱附加弯矩的影响[J].哈尔滨工业大学学报，2013，45（6）：1-7.
[4] 曾秉祥.框架梁计算刚度与梁端弯矩调幅系数合理取值的研究[D].南昌大学，2006.
【关键词】弯矩调幅法；塑性内力重分布
一 关于弯矩调幅法
弯矩调幅法是在所计算的梁端负弯矩上乘以调幅系数（系数一般为0.8～1.0）。进行调幅的原因是：框架结构计算时采用的是弹性分析法，而工程实践经验证实了按弹性计算的承载力要小于钢筋混凝土结构的实际承载力；实际工程中的框架节点不存在理想的刚接，减小梁端负弯矩钢筋，可节省材料且便于施工；有意识的使较多的截面在结构破坏时同时达到极限承载力，从而充分的发挥结构潜力。弯矩调幅法属于塑性分析法，在极限承载力作用下框架梁中的内力会进行重分配，调整梁端负弯矩与跨中弯矩的比值，使设计趋于合理。但这种塑性内力重分配对于框架柱的影响却往往被忽略掉了。以一榀框架为例，在竖向荷载作用下调幅后，从平衡角度出发节点处上下柱端弯矩同时减小，变相的增强了框架柱的承载力。但是当考虑地震或风等水平荷载作用时情况会变化，水平荷载F作用于框架结构，当F达到承载力极限时及F=F1时，梁端即会出现塑性铰，若此时F继续增大则内力分配比例会失衡。假设塑性铰在梁端受F1水平荷载出现时，那么刚节点框架可能如图1所示△F=F-F1。因为框架柱受梁约束较小，则其柱上弯矩值结果要大于按框架计算的弯矩。
二 柱在弯矩调幅下内力重分布的近似计算
在弹性分析法为主导的设计阶段，如果负弯矩出现的时间不同，那么塑性铰也就不会同时发生于框架两端。框架中，由下往上的水平荷载相同，调幅系数的加入也无区别，为此塑性铰通常产生于一端，并且是在框架梁相同方向上出现塑性铰。分析得，将荷载△F与梁某段的塑性铰相加，根据柱与梁一端的刚接另一端铰接，可做近似计算。如图2所示为“半框架结构”。
水平荷载值F减去出现塑性铰时的水平荷载，即为△F。基于分析，先加竖向荷载，再加水平荷载，对柱子较为不利。假设在塑性铰出现时，根据框架分析出现的水平荷载引起的弯矩是My，根据框架分析出现的水平总荷载的弯矩是Mh，那么：
上述公式中，塑性铰先出现的框架端的最大弯矩是M（迭加弯矩）；框架在竖向荷载作用下分析后出现的弯矩值为Mv；框架分析得到的相同截面出现的总的横向荷载引起的弯矩值为Mh；总的横向荷载值为F。
因多层框架中荷载在各层有区别，产生于框架端的竖向荷载有存在不同的弯矩值Mv，由水平荷载出现的Mh弯矩值也有差異，a的值也有差异。实际计算中，可取用框架梁值的平均值。
三 计算案例
例：钢筋混凝土框架为十层，梁跨度为6m，底层层高4.5m，其他层高均为3m。梁的截面尺寸为300x600mm2，柱截面的尺寸为500x500mm2，顶层均布竖向荷载为20KN/m，其余均布竖向荷载均为30KN/m；每层承受水平荷载均为30KN，混凝土标号C30，钢筋标号HRB400。计算如下：
因为底层柱受到的调幅不利影响最大，本例中仅计算底层柱的弯矩值。以①、②、③为给底层柱编号，以右端为水平力指向。
柱下端的最大弯矩可根据框架分析而来：
受△F的影响，那么下端柱的底层端弯矩根据刚节点框架计算得到弯矩是：
以某一端的半框架铰接梁计算：
根据计算结果得知， ，的误差的平均值可以得到15.6%的最大值，及5.6%的最小值。
如果0.8时，那么误差将加大，结果为：
当0.8时，可存在超过30%的误差，最小也为10%。
四 结语
以弯矩调幅法对钢筋混凝土结构进行设计，内力重分布会对下部框架柱产生不利影响。根据计算，调幅程度越大、建筑物越高则其不利影响越明显。
实际工程中，框架梁柱节点不存在真正意义上的完全刚接的情况，即使在结构设计中不进行梁端弯矩调幅，柱子同样可能受到节点转动时的较大制约。特别在装配式框架结构中，因为存在较小的节点刚度，柱子不利影响将加大。
若根据“强柱弱梁”理论，仅仅考虑弯矩调幅对于梁的作用，则设计的结构之片面的得到了“弱梁”的结果，而没有到达“强柱”的目的，设计存在缺陷，在地震及风荷载作用下存在着极大地安全隐患。
参考文献：
[1] 陈玲玲，王志远，王凤云等.预压装配式框架梁端设计与分析[J].工程与建设，2013，27（2）：221-223.
[2] 冷元.基于规范的高层建筑风荷载与地震作用对比分析[D].苏州科技大学，2013.
[3] 张文元，周宇，张耀春等.支撑节点板对铰接框架梁柱附加弯矩的影响[J].哈尔滨工业大学学报，2013，45（6）：1-7.
[4] 曾秉祥.框架梁计算刚度与梁端弯矩调幅系数合理取值的研究[D].南昌大学，2006.