布置在同一平面的两组或多组梁在交叉处相互联结而构成一个整体的结构称为交叉梁系。随着我国建筑行业的蓬勃发展,交叉梁结构在工业与民用建筑中得到了较为广泛的应用。如:礼堂、宾馆、商店等一些大型公共建筑入口大厅、会议室及娱乐厅等。交叉梁结构解决了大房间楼盖的设计问题,这种结构形式能给人一种美观而舒适的感觉,同时又能容易满足建筑处理和装修要求。交叉梁系属高次超静定结构,这种结构通过相互变形协调来完成工作,与主次梁相比梁高有所减小,整体刚度好,可以增加楼层的净高,满足建筑功能的同时又很美观。但这类结构受力不明确,计算复杂,因此世纪旗云工具箱开发了交叉梁模块,采用有限元方法进行计算,可以有效帮助工程设计人员进行交叉梁设计。
1. 交叉梁模块操作和使用方法
世纪旗云结构设计工具箱的交叉梁模块主要包括两个属性页:输入显示和输出显示。输入显示用于交叉梁结构的建模,如图1所示,对话框左侧显示建模的总体效果,右侧为建模所需输入的参数,它包括三项:结点输入、单元输入及其他参数。

图1
(1)结点输入 如图2所示,结点为交叉梁模型建立的基本元素,每个结点即形成梁的一个端点。结点的输入通过输入结点坐标完成,如果结点上有集中点荷载和约束,则在建立结点的时候一并输入,结点的约束方式有:无约束、竖向约束和固端约束三种,选择后点击“添加”按钮,即可完成该结点的输入。如果已建立的结点需要进行修改,则在图2的右边表格中选择要修改的结点所在行,再将要修改的内容输入左边相应参数项中,点“修改“按钮,则表格中将出现修改后的项,同时结点在图中的位置也会及时改变。程序按结点的建立顺序自动编号。坐标输入单位为“mm”。若要删除多余结点,则选中表格中该结点所在的行,点“删除”按钮即可完成该操作。

图2
(2)单元输入 单元即为交叉梁的某一段梁,通过连接已经建立的结点来完成梁的建立,如图3所示。在参数项中输入将要建立的梁的高度和宽度尺寸,然后选择起点号和终点号,起点和终点的下拉菜单中的编号即为前面已经建立的结点的编号,选择形成该段梁的两端结点编号,如果该梁上有线荷载,也可以一并输入,之后点击“添加”按钮,就可以形成该梁单元,右边表格中出现相应的梁信息,同时在图形中也会形成该梁的图形。如果已建立的梁需要进行修改,则在图3的右边表格中选择要修改的梁所在行,再将要修改的内容输入左边相应参数项中,点“修改“按钮即可完成。选中表中某梁,点“删除”按钮,可以完成删除操作。

图3
(3)其他参数 如图4所示,此处主要输入三个参数:梁容重、混凝土强度等级以及钢筋等级。程序根据混凝土容重自动计算交叉梁自重。交叉梁的根数输入没有限制,但程序默认所有梁在同一平面内,结点号相同的梁端点之间的连接方式为固接。

图4
2. 结果显示和输出
(1)结果显示 点对话框中的“输出显示”选项, 弹出如图5所示的对话框,此时图中右边显示交叉梁的编号。之后,在左边图形中点击想要查看的梁段,点中后,该梁会显示为蓝色,同时对话框右边会显示该梁相应的信息,如图6所示,信息包括梁的长度、配筋和内力云图。配筋包括顶部配筋、底部配筋和箍筋,分左端、跨中、右端三个位置分别给出。云图包括弯距图、剪力图和位移图,当鼠标在云图上移动时,对话框的右下方将显示鼠标所在的具体位置,以及该位置详细的弯距值,剪力值以及竖向位移值。

图5

图6
(2)结果输出 除对话框显示结果外,程序还可以生成计算书结果,点结果界面下方的“生成计算书”按钮,程序即可生成Word格式的计算书,计算书中给出更为详尽的设计资料和计算结果。由于本程序采用的是有限元计算方法,因此计算书中给出了模型的节点信息和单元信息,如图7所示。在计算结果内容上,列出每个节点的竖向位移以及X和Y两个方向的转角,如图8所示。对于梁内力,分别列出每个单元两端以及跨中的剪力和弯距值,如图9所示,并且将配筋结果用图形的方式表示出来。

图7

图8

图9
3. 结语
世纪旗云结构设计工具箱交叉梁模块,用有限元方法计算交叉梁结构,建模方便、计算准确,提供详细的内力和配筋计算结果,解决了交叉梁设计在计算方面的困难,方便设计人员在设计中使用,提高工作效率,减轻工作负担。