基于分离式钢筋模型的钢筋混凝土框架梁有效板宽分析研究

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关于钢筋混凝土数值分析研究已经取得了丰硕的成果,但对于有些问题的认识和研究还不够全面和完整,如:楼板参与钢筋混凝土框架梁有效宽度取值问题;节点域斜拉筋对节点承载力的影响问题等等。本文针对这些问题采用非线性有限元分析方法对其进行分析研究是有重要的意义。为了验证有限元模型的有效性,则对一榀钢筋混凝土框架结构进行非线性有限元分析,得到该模型的荷载—位移曲线,通过对比可知分析结果与已有的结论吻合较好。  本文在分析和总结钢筋混凝土仿真分析研究现状的基础上,采用分离式钢筋模型建立了钢筋混凝土非线性有限元分析模型。为了研究节点域内斜拉筋对节点的影响作用,采用分离式有限元分析模型,分别建立了带有三种斜拉筋的钢筋混凝土节点计算模型,对其进行受力性能分析,得到了结构荷载—位移曲线和弯矩—转角曲线,通过与无附加斜筋(传统配筋)钢筋混凝土节点进行对比,结果表明附加斜拉筋有效地提高了节点的转动刚度。  为了研究楼板参与钢筋混凝土框架的有效长度,建立在竖向荷载作用下有限元模型,得到荷载作用下钢筋和混凝土的应力分布规律,通过等效原则得到支座处有效翼缘宽度的近似取值。本文同时还对梁宽、梁高、板厚、板宽、梁跨和层间位移角六种影响因素共计20组模型进行分析对比,得到有效翼缘宽度的近似取值,为该问题的分析研究起到一定参考作用。  本文具体结论如下:  1)通过非线性分析可知本文建立的有限元模型是行之有效的,该模型能较为准确地得到结构的受力性能;  2)采用力加载和位移加载两种不同加载方式对结构进行分析,两种加载方式作用下结构的破坏机理基本一致;  3)节点分析可知,在传统节点配筋基础上加附加方式一斜筋后,分别施加荷载2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa和4.0MPa,其转角分别减小了4.40%、1.44%、6.75%、18.77%,位移分别减小了0.15%、5.22%、0.20%、1.66%;在传统的节点配筋基础上加附加方式二斜筋后,分别施加荷载2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa和4.0MPa,其转角分别减小了13.11%、16.02%、35.94%、62.44%,位移分别减小了8.53%、26.2%、32.64%、15.64%;在传统的节点配筋基础上加附加方式三斜筋后,分别施加荷载2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa和4.0MPa,其转角分别减小了7.30%、15.04%、29.67%、55.75%,位移分别减小了0.38%、15.98%、24.13%、7.87%,即附加方式二斜筋对节点的强度相对于传统配筋和其它两种斜筋有显著的提升;  4)通过 ABAQUS软件分别研究板宽、板厚、梁高、梁厚、梁跨和层间位移角六组影响因素共计20组模型对有效翼缘宽度取值问题进行分析研究,结果表明,在以上六种因素的作用下现浇板对梁的抗弯能力有不同程度的提升,其中板宽、梁宽和梁高对有效翼缘跨度取值的影响较大,通过等效原则可给出在竖向荷载作用下梁端有效翼缘宽度建议取值为 b+10t(b:梁宽 t:板厚),同时可知板对框架梁挠度有很大程度的影响,最大可减小41.67%。
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