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梁开洞
最近,板砖常去转项目,在现场看到梁后开洞的情况比较多。有开洞比较规矩的,好歹知道洞口开在梁高中部,也有闭眼乱开的,比较吓人。如下图:
那到底梁开洞位置开设在什么地方,比较合理,能让结构工程师不那么闹心呢?
大伙都知道,人类认识世界一般规律就是,从宏观到微观,对现实世界不断细分的一个过程。结构分析也一样,一个梁也是从初始的一个杆件,到现在的有限元划分。那梁的受力也一样。
1、外力转化为内力。外力转化为梁的弯矩、剪力。如下图:
2、内力从宏观到微观。弯矩转化为有限元单元的拉、压力,剪力转化为有限元单元的剪力。也就是说所有宏观的结构分析,最终的落脚点,都是在微观单元各个面上的正应力、剪应力分析。
那结合到咱今天说的梁开洞问题,实际就是讨论那种开洞,对梁微观正应力、剪应力影响最小。那我们分析一下,下面ABCD四种开洞情况,对应的应力情况.
建模
梁高500mm,洞口高度一律200mm,梁顶输入线荷载,梁端固结。
分析结果
正应力如下图所示:
上图可知以下:
1、梁内水平正应力对应梁弯矩,且正应力集中分布在梁顶、底1/3范围,梁高中部1/3分布较少;
2、水平正应力的分布特点,所以图中看出,梁开洞在梁高中部1/3范围,对水平正应力影响较小;
3、常规情况下,梁支座范围弯矩较大,所以水平正应力分布范围侵入梁高中部1/3,故A洞口对水平正应力分布有一定影响。
剪应力如下图所示:
上图可知以下:
1、剪应力竖向分布在梁高中部范围,越接近中性轴越大;水平分布范围和大小取值同梁剪力图一致;
2、所以A洞口剪应力集中情况突出,梁剪力较小的跨中部位C、D洞口对应力影响最小;
3、在剪应力较小的跨中区域,开长扁洞口D也是可行的。
综上
开洞不恐怖,恐怖的是乱开。
1、梁开洞要避开剪应力大的区域,类似CD开洞在梁跨中、高度控制在梁高中间1/3范围,基本问题不大;
2、如果因为机电设备等因素,洞口需要开在AB位置,需要复核计算,并配置洞口周边加强筋;
3、尤其是A洞口,剪应力、正应力集中位置,应重点保证承载力。
上面说的,是常规的梁荷载大体呈线荷载分布时的情况,要是个别梁上有较大集中力时,上面说的会不会有变呢?大伙可以琢磨琢磨哟!
以上为板砖一家之言,仅供参考!
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