阅读说明：本技术 一种受弯构件的固定方法及固定装置 (A kind of fixing means and fixed device of flexural member ) 是由 郭满良 李德 于 2018-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种受弯构件的固定方法及固定装置,该方法包括获取受弯构件的总荷载；调整受弯构件的两端连接状态,以使受弯构件的两端处于第一连接状态,配置受弯构件在第一阶段连接状态下所要承受的第一荷载；将受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态,配置受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载；基于第一荷载及第二荷载实现受弯构件的固定。本发明实施例提出了受弯构件的一种新的固定方式,利用这种新的固定方式可使得受弯构件的两端与跨中的正负弯矩得到有效的均化,从而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性,为结构的方案可行性提供了方向。(The invention discloses a kind of fixing means of flexural member and fixed device, this method includes the total load head for obtaining flexural member；The both ends connection status of flexural member is adjusted, so that the both ends of flexural member are in the first connection status, configures flexural member lower the first load to be born of connection status in the first stage；The both ends of flexural member are adjusted to the second connection status by the first connection status, configure flexural member the second load to be born under the second connection status；The fixation of flexural member is realized based on the first load and the second load.The embodiment of the present invention proposes a kind of new fixed form of flexural member, it may make that the both ends of flexural member and the positive hogging moment of span centre are effectively homogenized using this new fixed form, to improve flexural member stress performance in the structure and economy, direction is provided for the concept feasible of structure.)

一种受弯构件的固定方法及固定装置

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种受弯构件的固定方法及固定装置。

背景技术

目前，在土木规范及土木工程结构理论中，对于受弯构件(通常指梁、板或挡土墙等)的两端的支承状态，通常采用以下两种方式进行计算，分别为假定受弯构件的端部为铰支以及假定受弯构件的端部为固支的方式。在上述两种方式中，受弯构件均承受全部荷载，且假定的支承状态一次生成。

基于此，在实际设计和施工中发现，以单跨梁为例，采用假定梁的两端均为铰支的方式时，梁在满跨均布竖向荷载q(q＞0)的作用下的弯矩图是呈抛物线状分布的(如图1所示)，此时，梁的两端弯矩为零(即A、B两处的弯矩为零)，而跨中产生极大值弯矩M_c1＝ql²/8，因此，梁的两端与跨中的弯矩幅差为极大值Δ₁＝ql²/8。而采用假定梁的两端均为固支的方式时，梁在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图也是呈抛物线状分布的(如图2所示)，但是，此时梁的两端(即图2中A、B两处)产生极值负弯矩M_A＝M_B＝-ql²/12，跨中产生小幅正弯矩M_c2＝ql²/24，两端负弯矩与跨中正弯矩的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24。这种方式虽然相较于假定梁的两端均为铰支的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8有所减小，但是跨中正弯矩与两端负弯矩也相差较大。

由此可知，虽然人们明白，采用传统理论计算的受弯构件(例如梁)两端与跨中的正负弯矩存在这种极为不均的劣性，但是由于当前人们对于这一认知还一直处于固有性理解，且习惯性接受及适用性应用的方式，从而导致实际设计和施工中受弯构件在结构中的受力性能和经济性不佳，严重时甚至可能出现误判结构不可行的情况。

发明内容

本发明实施例公开了一种受弯构件的固定方法及固定装置，能够有效均化受弯构件的两端与跨中的正负弯矩，从而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性。

第一方面，本发明提供了一种受弯构件的固定方法，其包括

获取受弯构件的总荷载；

调整所述受弯构件的两端连接状态，以使所述受弯构件的两端处于第一连接状态，配置所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

将所述受弯构件的两端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载；其中，所述第二荷载为所述总荷载中除去所述第一荷载的剩余荷载；

基于所述第一荷载及所述第二荷载实现对所述受弯构件的固定。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一连接状态为铰支或固支，所述第二连接状态为固支或铰支。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，

所述第一荷载为竖向荷载和/或水平荷载，所述配置所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，包括：

计算所述第一荷载；

在所述受弯构件上施加所述第一荷载，以使所述受弯构件在所述第一连接状态下承受所述第一荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，

所述第二荷载为竖向荷载和/或水平荷载，所述配置所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载，包括：

计算所述第二荷载；

在所述受弯构件上施加所述第二荷载，以使所述受弯构件在所述第二连接状态下承受所述第二荷载。

其中，所述受弯构件可为梁或板或挡土墙。所述梁可包括单跨梁、多跨梁、楼板梁、墙梁、结构梁等。

作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，在获取所述受弯构件的总荷载之前，所述方法还包括

获取受弯构件模型的预设总荷载；

调整所述受弯构件模型的两端连接状态，以使所述受弯构件模型的两端处于所述第一连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载；其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载；

根据所述第一预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；

将所述受弯构件模型的两端由所述第一连接状态调整为所述第二连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；

根据所述第二预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；

将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；以及基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，应该得知的是，该受弯构件模型的预设总荷载应与该受弯构件的总荷载一致，即，该预设总荷载等于该总荷载。

第二方面，本发明还提供了一种受弯构件固定装置，包括

获取单元，用于获取受弯构件的总荷载；

第一处理单元，用于调整所述受弯构件的两端连接状态，以使所述受弯构件的两端处于第一连接状态，配置所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载；

第二处理单元，用于将所述受弯构件的两端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载；其中，所述第二荷载为所述总荷载中除去所述第一荷载的剩余荷载；以及，基于所述第一荷载及所述第二荷载实现对所述受弯构件的固定。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述第一连接状态为铰支或固支，所述第二连接状态为固支或铰支。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，

所述第一荷载为竖向荷载和/或水平荷载，所述第一处理单元配置所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载的方式具体为：

所述第一处理单元计算所述第一荷载；

所述第一处理单元在所述受弯构件上施加所述第一荷载，以使所述受弯构件在所述第一连接状态下承受所述第一荷载。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，

所述第二荷载为竖向荷载和/或水平荷载，所述第二处理单元配置所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载的方式具体为：

所述第二处理单元计算所述第二荷载；

所述第二处理单元在所述受弯构件上施加所述第二荷载，以使所述受弯构件在所述第二连接状态下承受所述第二荷载。

其中，所述受弯构件为梁或板或挡土墙。

作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面的实施例中，所述受弯构件固定装置还包括建模单元，用于在所述获取单元获取所述受弯构件的总荷载之前，获取受弯构件模型的预设总荷载；以及，调整所述受弯构件模型的两端连接状态，以使所述受弯构件模型的两端处于所述第一连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载；其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载；以及，根据所述第一预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩；以及，将所述受弯构件模型的两端由所述第一连接状态调整为所述第二连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载；以及，根据所述第二预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩；以及，将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩；以及，基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及，基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

与传统技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

在本实施例中，先获取受弯构件的总荷载，然后通过调整受弯构件的两端连接状态，以使受弯构件的两端处于第一连接状态，配置受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载，再将受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态，配置受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载。可以看出，通过本发明实施例提出了受弯构件两端的一种新的固定方法，通过将受弯构件的两端的固定状态分阶段生成，并对应将其承受的荷载采用分段的方式进行施加，从而可使得受弯构件的两端与跨中的正负弯矩得到有效的均化，进而提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为结构的方案可行性提供了方向。

此外，采用本发明的受弯构件的固定方法及固定装置，受弯构件的断面比全过程铰支或全过程固支的受弯构件断面均有所减小，从而可使似乎无法满足建筑方面对于空间限制的受弯构件截面高度得到良好的满足。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是传统受弯构件(以单跨梁为例)的两端铰支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图2是传统受弯构件(以单跨梁为例)的两端固支在满跨均布竖向荷载作用下的弯矩图；

图3是本发明实施例一提供的受弯构件的固定方法的流程图；

图4是本发明实施例二提供的受弯构件的固定方法的流程图；

图5是本发明实施例二提供的受弯构件(以单跨梁为例)的两端铰支在部分恒载作用下的弯矩图；

图6是本发明实施例二提供的受弯构件(以单跨梁为例)的两端固支在其余竖向荷载作用下的弯矩图；

图7是图5和图6中的弯矩叠加后的弯矩图；

图8是本发明实施例三提供的一种受弯构件的固定装置的结构示意图；

图9是本发明实施例四提供的另一种受弯构件的固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

以下进行结合附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图3，图3为本发明实施例一公开的受弯构件的固定方法的流程示意图；如图3所示，一种受弯构件的固定方法可包括：

101、获取受弯构件的总荷载。

在本实施例中，该受弯构件主要是指梁、板、墙(如挡土墙)等承受弯矩的构件。其中，梁可包括单跨梁、多跨梁、楼板梁、墙梁、结构梁。在土木工程理论中，受弯构件的总荷载可根据建筑规范中规定的公式进行计算得到。其中，受弯构件的总荷载主要包括受弯构件的自重荷载、竖向荷载及水平荷载或其他荷载等。其中，竖向荷载包括竖向恒荷载和竖向活荷载，竖向恒荷载及竖向活荷载的方向是确定向下的。竖向恒荷载主要包括但不限于楼板自重、楼板叠合层、楼板找平层、楼板面层中的任意一种或多种叠加的恒荷载；竖向活荷载主要包括但不限于楼板活荷载、楼板面层活荷载等。水平荷载，其方向可能是经常变化的，主要包括风荷载、地震荷载等自然荷载；其方向也有可能不变，如土压力等。

102、调整所述受弯构件的两端连接状态，以使所述受弯构件的两端处于第一连接状态，配置所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载；其中，所述第一荷载为所述总荷载的部分荷载。

在本实施例中，该第一连接状态可为铰支，即，此时，受弯构件的两端处于可转动状态。

作为一种可选的实施方式，该第一荷载可为受弯构件的自重荷载，因此，在配置受弯构件在第一连接状态下承受的第一荷载时，可通过先计算受弯构件的自重荷载，然后再根据该受弯构件的自重荷载，得到该第一荷载的值。即此时，该第一荷载等于受弯构件的自重荷载。也就是说，在受弯构件的两端位于第一连接状态(即，铰支)时，此时并未在受弯构件上施加任何额外的荷载，使得受弯构件仅受其自重荷载的作用。

作为另一种可选的实施方式，该第一荷载可为竖向荷载，包括受弯构件的自重荷载和其他的竖向荷载。因此，在配置受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载时，可先计算该受弯构件的自重荷载与其他竖向荷载(例如楼板自重、楼板面层等恒荷载)，然后再根据计算出来的情况，在受弯构件上施加该其他竖向荷载。可以理解的是，在其他实施例中，第一荷载还可为水平荷载，或者该第一荷载还可包括竖向荷载和水平荷载。

103、将所述受弯构件的两端由所述第一连接状态调整为第二连接状态，配置所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载；其中，所述第二荷载为所述总荷载中除去所述第一荷载的剩余荷载。

在本实施例中，该第二连接状态可为固支，即此时，受弯构件的两端处于固定状态。

作为一种可选的实施方式，该第二荷载可包括竖向荷载(该竖向荷载可包括找平层、楼板叠合层等)，因此，在配置受弯构件在该第二连接状态下所要承受的第二荷载时，可通过先计算该竖向荷载，然后再根据计算出来的竖向荷载的值，在受弯构件上施加该竖向荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第二荷载可包括竖向荷载和水平荷载，则在配置受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载之前，可先计算出受弯构件所承受的竖向荷载及水平荷载的数值，然后再根据计算出来的值在受弯构件上施加该竖向荷载及水平荷载。

在本实施例中，该总荷载为该第一荷载与第二荷载之和，也就是说，采用本发明实施例一的方案，是将受弯构件承受的总荷载，分为两个阶段施加，第一阶段为受弯构件的两端在第一连接状态(即铰支)时施加的第一荷载，第二阶段是受弯构件的两端在第一连接状态的基础上调整为第二连接状态(即固支)时施加的第二荷载。采用这种方式，替代了传统的土木工程理论中假定受弯构件的两端铰支时受弯构件承受的荷载全部一次施加的方式，以及替代了传统的土木工程理论中假定受弯构件的两端固支时受弯构件承受的荷载全部一次施加的方式，这种新方式有利于减少两端与跨中正负弯矩的幅差，从而有利于提高受弯构件在结构中的安全性及受力性能。

104、基于所述第一荷载及所述第二荷载实现对所述受弯构件的固定。

具体地，在实际设计施工中，对受弯构件的固定可通过上述计算的第一荷载及第二荷载来实现，例如，当受弯构件的两端位于铰支状态时，可先在受弯构件上配置第一荷载，然后当受弯构件的两端处于固支状态时，再在受弯构件上配置第二荷载。通过这种将荷载分段式施加的方式，可使得受弯构件在固定时所承受的弯矩更加均化。

进一步地，该受弯构件可为梁、板或挡土墙等。当受弯构件为梁时，受弯构件可为单跨梁、多跨连续梁、楼板梁、墙梁、结构梁等。

作为一种可选的实施方式，上述的受弯构件可为单跨梁。当上述的受弯构件为单跨梁时，受弯构件承受的总荷载可为竖向荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，该第一荷载可为部分竖向恒荷载，该第二荷载包括另一部分竖向恒荷载以及竖向活荷载。也就是说，当上述的受弯构件为单跨梁时，仅需考虑其受到的竖向荷载作用，此时，受弯构件的两端为第一连接状态时，该第一荷载为竖向恒荷载，其不仅可包括受弯构件的自重荷载，还可包括楼板自重、楼板叠合层等竖向恒荷载。而第二荷载包括另一部分竖向恒荷载及竖向活荷载，即，第二荷载可包括楼板找平层、楼板面层、楼板活荷载及楼板面层活荷载等。

作为另一种可选的实施方式，上述的受弯构件还可为墙梁、结构梁。当上述的受弯构件为结构梁时，受弯构件的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载。其中，第一荷载可为第一竖向恒荷载，该第一竖向恒荷载为部分竖向恒荷载，第二荷载可包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载及水平荷载，该第二竖向恒荷载为该竖向恒荷载除去该第一竖向恒荷载后的剩余恒荷载。也就是说，在受弯构件的两端位于第一连接状态时，受弯构件所承受的第一荷载为第一竖向恒荷载，该第一竖向恒荷载可包括受弯构件的自重荷载、楼板自重、楼板叠合层等。在受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态时，受弯构件所承受的第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载和水平荷载，该第二竖向恒荷载可包括楼板找平层、楼板面层等，该竖向活荷载可包括楼板活荷载及楼板面层活荷载，该水平荷载可包括风荷载、地震荷载及土压力等。

应该得知的是，本发明的受弯构件的固定方法不仅可适用于新建工程，也可适用于既有工程。

本发明实施例一提供的受弯构件的固定方法，主要是打破传统土木工程理论的固有思维定势，通过人为主动地将受弯构件的支座状态分阶段生成，与此同时其承受的荷载也相应分阶段施加，从而可实现有效减小受弯构件的两端与跨中正负弯矩的幅差，进而有利于提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为受弯构件的结构方案可行性提供了方向。

实施例二

请参阅图4，图4为本发明实施例二公开的受弯构件的固定方法的流程图；如图4所示，一种受弯构件的固定方法可包括：

201、获取受弯构件模型的预设总荷载。

在本实施例中，在获取受弯构件模型的预设总荷载时，可通过建模的方式实现。例如，可根据受弯构件模型的结构参数(该结构参数主要可包括受弯构件模型的宽度、高度以及跨度等参数)以及土木工程规范中规定的公式计算得到受弯构件模型的预设总荷载。其中，受弯构件模型的预设总荷载主要包括受弯构件模型的自重荷载、竖向荷载及水平荷载等。其中，竖向荷载包括竖向恒荷载和竖向活荷载，竖向恒荷载及竖向活荷载的方向均是确定向下的。竖向恒荷载主要包括楼板自重、楼板叠合层、楼板找平层、楼板面层中的任意一种或多种叠加的恒荷载；竖向活荷载主要包括楼板活荷载、楼板面层活荷载等。水平荷载的方向是经常变化的，其主要包括风荷载、地震荷载等自然荷载，也有方向不变的水平荷载，如土压力。

202、调整所述受弯构件模型的两端连接状态，以使所述受弯构件模型的两端处于所述第一连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第一连接状态下所要承受的第一预设荷载；其中，所述第一预设荷载为所述预设总荷载的部分荷载。

在本实施例中，该第一连接状态可为铰支，即，受弯构件模型的两端处于可转动状态，此时，再配置受弯构件模型在第一连接状态下所要承受的第一预设荷载。可以理解的是，在其他实施例中，该第一连接状态还可为固支。

作为一种可选的实施方式，该第一预设荷载可为受弯构件模型的自重荷载。因此，在配置受弯构件模型在第一连接状态下所要承受的第一预设荷载时，可通过先计算受弯构件模型的自重荷载，然后再根据该受弯构件模型的自重荷载，得到该第一预设荷载的值。此时，该第一预设荷载等于受弯构件模型的自重荷载。也就是说，在受弯构件模型的两端位于第一连接状态(即铰支)时，此时并未在受弯构件模型上施加任何额外的荷载，使得受弯构件模型仅受其自重荷载的作用。

作为另一种可选的实施方式，该第一预设荷载可为竖向荷载，包括受弯构件模型的自重荷载和其他的竖向荷载。因此，在配置受弯构件模型在第一连接状态下所要承受的第一预设荷载时，可先计算受弯构件模型的自重荷载与其他的竖向荷载(例如楼板自重、楼板面层等荷载)，然后再根据计算出来的其他竖向荷载，在受弯构件模型上施加该其他竖向荷载。

203、根据所述第一预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第一预设荷载作用下的第一弯矩。

在土木工程理论中，该第一弯矩与第一预设荷载的关系可根据有关专业书籍和工程计算手册中记载的公式计算或查找得到。

204、将所述受弯构件模型的两端由所述第一连接状态调整为所述第二连接状态，并配置所述受弯构件模型在所述第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，所述第二预设荷载为所述预设总荷载除去所述第一预设荷载的剩余荷载。

在本实施例中，该第二连接状态可为固支，也就是说，此时，受弯构件模型的两端的连接状态可由铰支加强到固支状态。

作为一种可选的实施方式，该第二预设荷载可包括竖向荷载(该竖向荷载可包括找平层、楼板叠合层等)，因此，在配置受弯构件模型在该第二连接状态下所要承受的第二预设荷载时，可通过先计算该竖向荷载，然后再根据计算出来的竖向荷载的值，在受弯构件模型上施加该竖向荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第二预设荷载可包括竖向荷载和水平荷载，则在配置受弯构件模型处于第二连接状态下所要承受的第二荷载之前，可先计算出受弯构件模型所承受的竖向荷载和水平荷载的数值，然后再根据计算出来的结果在受弯构件模型上施加该竖向荷载和水平荷载。

205、根据所述第二预设荷载计算所述受弯构件模型在所述第二预设荷载作用下的第二弯矩。

在土木工程理论中，该第二弯矩与第二预设荷载的关系可根据土木工程专业书籍或工程计算手册中记载的公式计算或查找得到。

206、将所述第一弯矩与所述第二弯矩叠加，得到目标弯矩，基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及基于所述目标弯矩，确定所述受弯构件在所述第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，应该得知的是，基于该目标弯矩确定该第一荷载和第二荷载是指：基于目标弯矩中的第一弯矩与第一连接状态以及荷载的对应关系，确定受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载；以及，基于目标弯矩中的第二弯矩与第二连接状态及荷载的对应关系，确定受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，应该得知的是，该目标弯矩是得到均化后的弯矩，也就是说，采用本发明的方案得出的弯矩是趋于均匀化的弯矩，这极大地降低了受弯构件全跨出现的弯矩不均现象，有利于该受弯构件的结构设计更加合理。

具体地，请一并参见图5至图7，以下将结合图示来详细说明该目标弯矩的推导及论证过程。

以下推导及论证过程是以单跨梁(即，该受弯构件模型为单跨梁)承受满跨均布竖向荷载的情况为例说明如下：

首先，预设受弯构件模型的两端位于第一连接状态(即受弯构件模型两端为铰支的状态)，在受弯构件模型上施加第一预设荷载q₁(此时，该第一预设荷载为竖向恒荷载，且第一预设荷载q₁＞0)，此时，根据该第一预设荷载q₁计算该第一弯矩，得到受弯构件模型的跨中所产生的最大弯矩值为即，该第一弯矩为(如图5所示)。与传统技术中采用假定受弯构件的两端均为铰支且受弯构件两端承受的全部荷载为一次生成的方式(如图1所示)不同在于，本实施例中的第一弯矩相较于传统技术的受弯构件的跨中弯矩M_c1＝ql²/8有所减小。

其次，将受弯构件模型的两端由第一连接状态调整为第二连接状态(即，固支)，此时，受弯构件模型的两端处于固支状态，在受弯构件模型上施加该第二预设荷载q₂(q₂＝q-q₁)，其中，q为受弯构件模型的总荷载，且第二预设荷载q₂＞0。此时，如图6所示，跨中产生的弯矩值为受弯构件模型两端产生的极值负弯矩值为将跨中产生的弯矩值与受弯构件模型两端产生的极值负弯矩值的幅值相减取绝对值，得到第二弯矩幅差q₂l²/24。由于q₂＝q-q₁，因此可知，该第二弯矩幅差相较于传统技术中采用受弯构件两端固支一次生成全部荷载的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24(如图2所示)有所减小。

利用结构理论的叠加原理，将上述第一弯矩和第二弯矩进行叠加，得到该目标弯矩(如图7所示)，其推导及论证过程如下：

其中，跨中弯矩值为

两端(即图中A、B两处)的极值负弯矩值为

将上述公式(1)与公式(2)两者计算的弯矩幅值相减，得到两端与跨中正负弯矩的幅差为

Δ＝|q₂l²/12-(q₁/8+q₂/24)l²|＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＝|q₁l²/8-q₂l²/24|；公式(3)

由于q、q₁、q₂、l均大于0，且q₁、q₂均小于q；

所以必然存在q₁+q₂＝q使得下列公式(4)同时成立，即

Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|<Δ₂＝ql²/24，Δ＝|q₁l²/8-q²l²/24|<Δ₁＝ql²/8。公式(4)

这表明，存在q₁+q₂＝q使得受弯构件在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的弯矩幅差为Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|，相较于传统技术中的假定受弯构件的两端铰支分析的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8，或者假定受弯构件的两端固支分析的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24，都有所减小，目标弯矩趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式来分段实现受弯构件固定的方法，能够有效减小两端与跨中的弯矩幅差，从而有利于提高受弯构件在结构中的受力性能，进而有利于提高受弯构件在结构中的安全性。

进一步地，采用本发明实施例的弯矩均化方式，不仅可适用于单跨梁，对于多跨梁、墙梁、结构梁、板或挡土墙来说也同样适用。

此外，应知的是，本发明中的弯矩均化的定义是指：使得受弯构件的弯矩分布趋于均匀化，也就是说，该目标弯矩即为趋于均匀化的弯矩，或者说是均化的弯矩，也可说是弯矩幅差较小的弯矩。

综上所述，采用本发明实施例的受弯构件的弯矩均化方式，首先，可有效减少受弯构件的两端与跨中正负弯矩幅差。经实际验证发现，采用本发明的方式，受弯构件的控制弯矩比传统技术中受弯构件铰支或受弯构件固支一次承受全部荷载的控制弯矩减小10％～40％。其次，采用本发明的方式，还能够使得受弯构件的材料性能得以充分发挥，经实际验证发现，采用本发明的方案，对于全跨钢梁而言，可相应节省钢材10％～40％。再次，采用本发明的方式，受弯构件的断面比传统技术采用固支或铰支一次承受全部荷载的受弯构件的断面有所减小，从而能够进一步节省材料，减轻自重，进而减小地震作用及减小受弯构件表面积，降低防腐防火等保护措施所增加的费用，进一步全面改善受弯构件的受力变形性能。此外，采用本发明的方案，对于纯铰支一次承受全部荷载的受弯构件而言，能够有效减少受弯构件的跨中挠度，从而有效提高受弯构件的饰面层的安全性。

其中，本实施例中的受弯构件的固定方法还包括步骤207～210，且针对步骤207～210的详细描述请参见实施例一中针对步骤101～104的详细描述，本实施例不再赘述。

实施例三

请参阅图8，图8为本发明实施例三提供的受弯构件的固定装置的结构示意图。如图8所示，该受弯构件的固定装置可包括获取单元310、第一处理单元320以及第二处理单元330：

其中，获取单元310，用于获取受弯构件的总荷载；

获取单元310在获取受弯构件的总荷载之后，还可触发第一处理单元320启动。

第一处理单元320，用于调整受弯构件的两端的连接状态，以使受弯构件的两端处于第一连接状态，配置受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载；其中，第一荷载为总荷载的部分荷载；

第一处理单元320在获取受弯构件承受的第一荷载之后，还可触发第二处理单元330启动。

第二处理单元330，用于将受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态，配置受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载；其中，第二荷载为总荷载中除去第一荷载的剩余荷载；以及，基于第一荷载及第二荷载实现受弯构件的固定。

在本发明实施例中，该受弯构件可为梁、板或挡土墙等承受弯矩的构件。该第一处理单元310在获取受弯构件承受的第一荷载之前，可先确定受弯构件的两端的第一连接状态，当该第一连接状态为铰支时，在受弯构件上施加部分荷载或不施加荷载。

在本实施例中，该第一荷载可为竖向荷载、水平荷载或者是同时包括竖向荷载和水平荷载。该第一处理单元310配置该受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载的方式具体为：

该第一处理单元310计算该第一荷载。

该第一处理单元310在受弯构件上施加该第一荷载，以使受弯构件在第一连接状态下承受该第一荷载。

作为一种实施方式，该第一荷载可为竖向荷载，且该第一荷载可为受弯构件的自重荷载，当该第一荷载为受弯构件的自重荷载时，则可认为此时在受弯构件上不施加除了其自重荷载外的其他恒荷载。

作为另一种可选的实施方式，该第一荷载可包括受弯构件的自重荷载和其他的竖向荷载。此时，在计算受弯构件所承受的第一荷载时，计算的是受弯构件的自重荷载和其他的竖向荷载(例如楼板自重、楼板面层等竖向荷载)，然后再将计算出来的结果施加在受弯构件上。

在本发明实施例中，该第二处理单元320在获取受弯构件承受的第二荷载之前，可先调整受弯构件的两端的第一连接状态，使得受弯构件的两端由第一连接状态(铰支)加强至第二连接状态(固支)时，再在受弯构件上施加除去第一荷载外的剩余荷载。

其中，该第二处理单元320配置受弯构件在该第二连接状态下所要承受的第二荷载的方式具体为：

该第二处理单元320计算该第二荷载；

该第二处理单元320在受弯构件上施加该第二荷载，以使受弯构件在该第二连接状态下承受该第二荷载。

作为一种可选的实施方式，该第二荷载可为竖向荷载。当该第二荷载为竖向荷载时，则可认为此时在受弯构件上施加了竖向荷载，可先计算受弯构件上的竖向荷载，然后再根据计算出来的结果，在受弯构件上进行施加。

作为另一种可选的实施方式，该第二荷载可包括竖向荷载及水平荷载。也就是说，此时，该第二计算单元320应计算该竖向荷载及该水平荷载，然后再根据计算出来的结果在受弯构件上对应施加。

在本发明实施例中，当该受弯构件为梁时，该受弯构件可为单跨梁、多跨梁或结构梁。

当受弯构件为单跨梁时，受弯构件承受的总荷载为竖向荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载，该第一荷载可为部分竖向恒荷载，该第二荷载包括另一部分竖向恒荷载以及该竖向活荷载。也就是说，当上述的受弯构件为单跨梁时，仅需考虑其受到的竖向荷载作用，此时，受弯构件的两端为第一连接状态时，该第一荷载为竖向恒荷载，其不仅可包括受弯构件的自重荷载，还可包括楼板自重、楼板叠合层等。而第二荷载包括另一部分竖向恒荷载及竖向活荷载，即，第二荷载可包括楼板找平层、楼板面层、楼板活荷载及楼板面层活荷载等。

当受弯构件为结构梁时，受弯构件的总荷载包括竖向荷载及水平荷载，该竖向荷载包括竖向恒荷载及竖向活荷载。其中，第一荷载为第一竖向恒荷载，第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载及水平荷载，且该竖向恒荷载为该第一竖向恒荷载与第二竖向恒荷载之和。也就是说，在受弯构件的两端位于第一连接状态时，受弯构件所承受的第一荷载为第一竖向恒荷载，该第一竖向恒荷载可包括受弯构件的自重荷载、楼板自重、楼板叠合层等。在受弯构件的两端由第一连接状态调整为第二连接状态时，受弯构件所承受的第二荷载包括第二竖向恒荷载、竖向活荷载和水平荷载，该第二竖向恒荷载可包括楼板找平层、楼板面层等，该竖向活荷载可包括楼板活荷载及楼板面层活荷载等，该水平荷载可包括风荷载、地震荷载及土压力等。

实施例四

请参阅图9，图9是本发明实施例四公开的另一种受弯构件固定装置的结构示意图。图9所示的受弯构件的固定装置是在图8所示的受弯构件的固定装置的基础上优化得到。如图9所示，该受弯构件的固定装置还可包括：

建模单元410，用于在获取单元获取受弯构件的总荷载之前，获取受弯构件模型的预设总荷载；以及，调整受弯构件模型的两端的连接状态，以使受弯构件模型的两端处于第一连接状态，并配置该受弯构件模型在第一连接状态下所要承受的第一预设荷载，其中，该第一预设荷载为该预设总荷载的部分荷载；以及，根据该第一预设荷载计算受弯构件模型在第一预设荷载作用下的第一弯矩；以及，将受弯构件模型的两端由第一连接状态调整为第二连接状态，并配置受弯构件模型在第二连接状态下所要承受的第二预设荷载，其中，该第二预设荷载为该预设总荷载除去该第一预设荷载的剩余荷载；以及，根据第二预设荷载计算受弯构件模型在第二预设荷载作用下的第二弯矩；以及，将第一弯矩与第二弯矩叠加，得到目标弯矩。以及，基于该目标弯矩，确定受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载，以及基于该目标弯矩，确定受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

其中，该预设总荷载应与该受弯构件的总荷载一致，即，该预设总荷载等于该总荷载。

其中，应该得知的是，基于该目标弯矩确定该第一荷载和第二荷载是指：基于目标弯矩中的第一弯矩与第一连接状态以及荷载的对应关系，确定受弯构件在第一连接状态下所要承受的第一荷载；以及，基于目标弯矩中的第二弯矩与第二连接状态及荷载的对应关系，确定受弯构件在第二连接状态下所要承受的第二荷载。

具体地，该建模单元410在执行完上述步骤之后，即可触发获取单元310启动。

可选的，该第一预设荷载可为受弯构件模型的自重荷载。可以理解的是，该第一预设荷载还可包括受弯构件模型的自重荷载和其他的竖向荷载(例如楼板自重、楼板面层等)。

可选的，该第二预设荷载可为竖向荷载。可以理解的是，该第二预设荷载还可包括竖向荷载和水平荷载。

在本实施例中，该受弯构件模型可为梁、板或挡土墙等承受弯矩的构件。该目标弯矩为均化后的弯矩，也就是说，本发明的受弯构件的固定装置中，在得到该受弯构件的弯矩时，其弯矩是趋于均匀化分布的，从而解决了传统理论中的受弯构件的正负弯矩幅差较大的问题，提高了受弯构件的结构可靠性。

具体地，以该受弯构件模型为单跨梁承受满跨均布竖向荷载的情况为例详细说明该目标弯矩的推导及论证过程。

首先，预设受弯构件模型的两端位于第一连接状态(即受弯构件模型两端铰支的状态)，在受弯构件模型上施加第一预设荷载q₁(此时，该第一预设荷载为竖向恒荷载，且第一预设荷载q₁＞0)，此时，由于受弯构件模型的两端承受的弯矩为零，因此，根据该第一预设荷载q₁计算该第一弯矩，得到受弯构件模型的跨中所产生的最大弯矩值为即，该第一弯矩为(如图5所示)。与传统技术中采用假定受弯构件的两端均为铰支且受弯构件承受的全部荷载为一次生成的方式(如图1所示)不同在于，本实施例中的第一弯矩相较于传统技术的受弯构件的跨中弯矩M_c1＝ql²/8有所减小。

其次，将受弯构件模型的两端由第一连接状态调整为第二连接状态(即，固支)，此时，受弯构件模型的两端处于固支状态，在受弯构件模型上施加该第二预设荷载q₂(q₂＝q-q₁)，其中，q为受弯构件模型的总荷载，且第二预设荷载q₂＞0。此时，第二弯矩如图6所示，跨中产生的弯矩值为受弯构件模型两端产生的极值负弯矩值为将跨中产生的弯矩值与受弯构件模型两端产生的极值负弯矩值的幅值进行相减取绝对值，得到第二弯矩幅差q₂l²/24。由于q₂＝q-q₁，因此可知，该第二弯矩幅差相较于传统技术中采用受弯构件两端固支一次生成全部荷载的弯矩幅差ql²/24(如图2所示)有所减小。

利用结构理论的叠加原理，将上述第一弯矩和第二弯矩进行叠加，得到该目标弯矩(如图7所示)，其推导及论证过程如下：

其中，跨中弯矩值为

两端(即图中A、B两处)的极值负弯矩值为

将上述公式(1)与公式(2)计算的弯矩幅值相减取绝对值，得到正负弯矩的幅差为

Δ＝|q₂l²/12-(q₁/8+q₂/24)l²|＝|q₂l²/24-q₁l²/8|＝|q₁l²/8-q₂l²/24|；公式(3)

由于q、q₁、q₂、l均大于0，且q₁、q₂均小于q；

所以必然存在q₁+q₂＝q使得下列公式(4)同时成立，即

Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|<Δ₂＝ql²/24，Δ＝|q₁l²/8-q₂l²/24|<Δ₁＝ql²/8。公式(4)

这表明，存在q₁+q₂＝q使得受弯构件在满跨均布竖向荷载的作用下，采用本发明实施例的方案得到的弯矩幅差为Δ＝|q₂l²/24-q₁l²/8|，相较于传统技术中的假定受弯构件两端铰支分析的弯矩幅差Δ₁＝ql²/8，或者假定受弯构件两端固支分析的弯矩幅差Δ₂＝ql²/24，都有所减小，目标弯矩趋于均化。因此，采用本发明实施例的方式来实现受弯构件固定的方法，能够有效减小两端与跨中的弯矩幅差，从而有利于提高受弯构件在结构中的受力性能，进而有利于提高受弯构件在结构中的安全性。

进一步地，采用本发明实施例的弯矩均化方式，不仅可适用于单跨梁，对于多跨梁、结构梁、板或挡土墙来说也同样适用。

本发明实施例提供的受弯构件的固定方法及固定装置，不仅可使得受弯构件的两端与跨中的正负弯矩得到有效的均化，有效提高受弯构件在结构中的受力性能和经济性，为受弯构件的结构方案可行性提供了方向；而且，采用本发明的方案，能够有效减小受弯构件的断面，从而有效节省材料，进而降低施工成本。

以上对本发明实施例公开的一种受弯构件的固定方法及固定装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。