结构整体效应对RC框架结构屈服机制的影响（一）：数值分析

建立3个钢筋混凝土空间框架模型分别代表实际的带楼板空间框架结构、设计采用的纯杆计算模型和考虑部分板筋参与作用的设想计算模型,采用ABAQUS进行仿真模拟,通过考察各模型在侧向荷载下的屈服机制、塑性铰开展情况、梁柱钢筋应力对比和板筋应力情况,研究现浇楼板和结构整体效应对框架梁端抗弯能力产生的影响。研究表明,现浇楼板的存在使得实际带楼板框架结构与设计采用的纯杆空框架模型屈服机制不一致;梁端抗弯能力发生超强的原因不仅在于现浇楼板板筋的参与作用,还在于整浇后的结构整体作用;采用有效翼缘宽度考虑板筋作用时,取为6倍板厚不能全面概括实际框架的受力情况,应考虑结构整体效应、侧移等因素的影响。     

考虑现浇楼板影响的有效翼缘宽度取值探讨

阐述有效翼缘宽度的取值方法及其与受压区"翼缘计算宽度"的区别,在国内外试验和数值模拟研究的基础上对国内外规范在有效翼缘宽度取值上的规定进行比较和讨论,并通过有限元分析对有效翼缘宽度取值的影响因素之一——楼板配筋率进行分析,为合理考虑现浇楼板对框架梁端实际承载能力带来的有利影响提供参考.     

考虑现浇混凝土板配筋影响框架梁柱中节点分析

现浇楼板和框架梁一般具有良好的共同协调能力,楼板可显著提高框架梁的抗弯刚度和抗弯承载力.考虑楼板对框架梁抗弯刚度增大以后,在进行承载力设计时,研究板内与梁平行的板筋影响成为解决“强柱弱梁”问题的必要环节.通过采用ADINA软件对框架结构的中节点进行非线性分析,对比梁、板、柱受力钢筋的应力-应变关系,并深入研究现浇楼板对框架梁实际承载力产生“超强”影响方式,提出楼板有效翼缘宽度的取值,从而提出考虑板内纵筋影响的“强柱弱梁”的设计验算方法和合理建议.     

侧向力作用下某RC框架裂缝开展实测与构件实际受力分析

为研究整浇楼板对钢筋混凝土(RC)框架结构在"强柱弱梁"实现程度上带来的影响,对实际工程中某现浇RC框架结构在侧向荷载作用下的裂缝分布和裂缝开展情况进行了考察和实测,并基于ABAQUS对其进行了数值模拟和理论分析.结果表明,整浇楼板不仅通过与梁肋平行的板筋参与梁端抗弯,从而提高了框架梁端实际抗弯能力,还主要通过以下两种方式对梁柱构件受力产生了影响,使结构在实际受力阶段的"强柱弱梁"实现情况相对于设计阶段发生了改变:(1)通过影响节点两侧的框架梁刚度、改变弯矩在节点两侧梁端的弯矩分配;(2)楼板在实际结构中的分布不均匀导致的结构平面刚度分布不均,使结构平面在大侧移时产生较大的整体扭转,从而导致框架梁内产生较大的弱轴弯矩、框架柱产生较大的柱顶扭矩.设计过程中若对整浇楼板的这些影响作用进行合理考虑,将能更好地实现"强柱弱梁".     

某框架在侧向荷载作用下的裂缝检测及分析

对两栋现浇钢筋混凝土框架结构进行了侧向荷载作用下的裂缝开展状况调查与原因分析,通过实际工程检测发现,裂缝多出现在柱头和柱脚,而梁端裂缝甚少。该现象表明,现有结构设计方法得到的框架结构,在侧向荷载作用下,柱端塑性铰比梁端塑性铰更易于出现。由于现浇楼板的存在对框架梁端的实际抗弯能力起了不可忽略的参与作用,故在结构设计过程中应适当考虑其作用。     

CFRP加固现浇框架结构节点柱端的强柱弱梁效果

对现浇钢筋混凝土框架结构节点梁端与柱端抗弯承载力进行了分析计算,考虑了现浇楼板内钢筋对梁抗弯承载力的影响,对现浇框架结构普通梁柱节点和在柱端外包碳纤维的节点的计算结果进行对比分析.结果表明,现浇楼板内的钢筋参与了梁的工作,提高了梁的抗弯承载力.柱端外包碳纤维后柱端承载力得到了明显的提高,推迟了柱端塑性铰的出现,更加接近总体机制破坏.     

楼板对RC框架结构梁轴力和柱剪力的影响

以层数、跨数、有无楼板以及不同楼板配筋率为变量设计RC(钢筋混凝土)框架结构有限元分析模型并进行推覆加载,研究楼板和楼板配筋率对框架梁轴力和框架柱剪力的影响.研究结果表明:楼板会增大框架梁承受的轴压力从而提高框架梁的截面刚度和抗弯承载力,同时也会增大框架柱承受的剪力,导致框架结构难以实现"强柱弱梁".根据楼板对框架梁轴力和框架柱剪力的影响,基于我国建筑抗震设计规范,提出框架柱端弯矩设计值和剪力设计值调整的改进建议.通过算例分析对改进建议进行验证,结果表明该设计改进建议能更好地使框架结构实现"强柱弱梁"的破坏模式.     

RC框架中整浇楼板对框架梁内实际轴力分布的影响

在现浇RC框架实际结构中,楼板整浇后对结构整体性的增强作用使框架梁矩形截面实际内力中存在不可忽略的轴力.对竖向和侧向荷载作用下的RC框架梁矩形截面内轴力沿着梁跨分布规律进行了研究,并分析了不同楼板布置形式下的RC框架梁内轴力分布规律,研究结果表明:整浇楼板是框架梁内实际轴力沿梁跨呈不均匀分布的直接原因,并且在负弯矩作用端为轴压力,数值不可忽略,设计过程应对其进行合理考虑;整浇楼板对框架梁内实际轴力的影响方式为通过限制梁轴向变形从而使其产生梁内轴力;整浇楼板主要对与之直接相连的框架梁内轴力产生直接影响,对不与之直接相连的框架梁内轴力分布情况基本不产生影响.此外,还在此基础上,分别对正负弯矩作用下的框架梁进行了梁内轴力产生原因和组成分析,并进一步给出了考虑整浇楼板对框架梁影响的设计建议,以期能更好实现"强柱弱梁".     

整浇楼板对RC框架梁柱塑性铰开展的影响研究

在ABAQUS中建立多个钢筋混凝土（RC）空间框架有限元模型,通过不同位置去除板格,研究整浇楼板对RC框架结构的框架梁、柱塑性铰开展和内力情况,得出整浇楼板对结构节点处梁、柱塑性铰的影响规律。结果表明：去除板格位于框架梁负弯矩端时,因参与作用的板筋减少、梁负弯矩端实际抗弯能力降低,节点负弯矩端的梁铰比去除前更早产生;去除板格位于框架梁正弯矩端时,因节点左右梁端弯矩分配系数发生改变,梁负弯矩端分配的弯矩增大使塑性铰比去除前更早产生;去除楼板处因楼板在结构平面内的约束作用减弱,通过影响柱顶侧移和反弯点高度使柱顶、柱底弯矩发生改变,并影响柱顶扭矩,从而影响框架柱端的塑性铰开展。     

整浇楼板对钢筋混凝土框架梁柱受力的影响分析

建立多个钢筋混凝土空间框架有限元模型,研究不同位置去除板格对结构框架梁柱受力的影响.考察各模型节点处梁柱塑性铰产生顺序,得到梁板组合作用对结构节点处梁柱塑性铰的影响规律.结果表明:去除板格位于框架梁负弯矩端时,因参与作用的板筋减少、梁端实际抗弯能力降低,节点负弯矩端的梁铰比去除前更早产生;去除板格位于框架梁正弯矩端时,因节点左右梁端弯矩分配系数发生改变,梁负弯矩端分配的弯矩增大使塑性铰比去除前更早产生;去除楼板处因楼板在结构平面内的约束作用减弱,通过影响柱顶侧移和反弯点高度使柱顶、柱底弯矩发生改变,并影响柱顶扭矩,从而影响框架柱端的塑性铰开展.     

带连接板的空心板整浇楼面耐火性能分析

为分析带连接板的空心板整浇楼面试件的耐火性能,通过有限元分析方法,建立恒载升温下的空心板整浇楼面试件的数值分析模型,并与试验结果进行对比和验证.基于验证后的有限元模型,分析荷载水平、空心几何尺寸、现浇楼板钢筋网屈服强度和空心板端可压缩层厚度对空心板整浇楼面耐火性能的影响.结果表明:试件的破坏形态、温度场分布、板面挠度变化的模拟结果与试验结果吻合较好;邻近连接板的空心板肋部发生连贯破坏;通过生死单元法能较好地还原破坏现象对后续温度及变形发展趋势的影响;连接板构造是空心板整浇楼面隔热较弱部分,不利于整体结构防火;随着荷载水平的提高,试件的耐火极限显著降低,试件连接板与空心板交界处及现浇板的中心区域发生破坏;空心尺寸改变、钢筋网强度减少、可压缩层厚度增加均会使空心板整浇楼面的耐火性能出现不同程度的下降.     

考虑梁板共同作用的现浇混凝土楼盖分析

现浇混凝土梁板式楼盖体系中,梁与板形成整体,在竖向荷载作用下共同受力.然而传统的简化分析方法很少考虑梁板的共同作用机理.本文在对现浇混凝土梁板式楼盖有限元分析的典型单元类型,即3D梁单元、膜单元、板单元及壳单元作简要概述的基础上,应用三维结构有限元程序SAP2000对典型的现浇混凝土梁板式楼盖进行建模分析,通过与传统简...     

考虑叠合面滑移的新型拼缝叠合板受力性能的有限元分析

为了优化双向受力钢筋桁架混凝土叠合板的拼缝构造方案,提高叠合板拼缝处的受力性能,本文设计了一种新型口袋式拼缝形式的叠合板。由于新旧混凝土叠合面容易发生相对滑移,从而影响板的整体承载力,因此本文利用有限元法研究其受力性能时考虑了叠合面滑移。通过对现浇板、密拼式叠合板和新型口袋式叠合板的数值分析,研究拼缝构造形式、现浇层厚度和附加钢筋对叠合板受力性能的影响。研究结果表明：新型口袋式拼缝形式可以使叠合板具有较好的承载能力,并保证了预制层和现浇层混凝土之间力的有效传递;增加现浇层混凝土厚度能够有效提高叠合板的承载力;附加钢筋配筋率对叠合板承载力影响也尤为明显,叠合板承载力在一定范围内随附加钢筋的配筋率的增加而提高。     

现浇楼板配筋对框架梁端承载力贡献

＂强柱弱梁＂是框架结构抗震设计中不可忽视的重要内容,也是实现梁铰机制的重要结构措施,但是要达到这种良好的梁铰机制,现浇楼板配筋的影响最为重要,不仅增大了框架梁的刚度,而且对框架梁的极限承载力有不可忽略的贡献。同时与美国规范ACI318-02相比,我国对现浇楼板的研究不充分。通过采用ADINA软件对框架结构的节点进行非线性分析,对比梁、板、柱受力钢筋的应力-应变关系,并深入研究现浇楼板对框架梁实际承载力产生＂超强＂影响方式,提出楼板有效翼缘宽度的取值,并以框架中节点为例核算节点的强柱弱梁配筋情况,从而提出考虑板内纵筋影响的＂强柱弱梁＂的设计验算方法。     

现浇楼板温度收缩裂缝的有限元分析

温度-收缩变形是引起现浇楼板裂缝问题的主要因素,为探讨温度收缩荷载对楼板应力状态和抗裂能力的影响规律,采用ANSYS有限元软件对某实际工程进行分析。采用钢筋混凝土单元Solid65建立框架结构单个房间模型,考虑梁、板、柱之间的相互约束和协调变形,对楼板温度及收缩变形作用采用综合温差处理,并对不同综合温差作用下的楼板建立不同荷载工况,分析楼板应力分布情况,再利用抗裂系数评价了楼板的抗裂能力。根据计算结果,提出了楼板裂缝防治的措施。     

带板大跨度预应力次梁楼盖边主梁协调扭转试验

为探讨带整浇板大跨度预应力次梁楼盖中边主梁与次梁之间弯扭分配的变化过程,进行了两个6m×8m带整浇板大跨度预应力次梁楼盖试件的边主梁协调扭转试验．通过对试验现象的观测和实测结果的分析,得出的主要结论为：大跨度预应力次梁楼盖的边主梁始终处于弯剪扭复合受力状态,其协调扭矩不可忽略,零刚度法不应采用;开裂以后,协调扭矩继续随荷载的增加而增长,这与ACI规范中的塑性设计法有显著区别．     

一种新型装配式框架边节点抗震性能试验研究

为研究预制梁、预制柱之间连接的抗震性能，设计了一种新型装配整体式钢筋混凝土框架边节点，并完成了1个整浇RC试件和2个纵筋搭接长度不同的装配式PC试件的低周反复载荷试验。研究了其破坏过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度退化及耗能能力等内容。结果表明：装配式试件与整浇试件具有相似的破坏过程，破坏模式为梁端塑性铰区弯曲破坏，节点核心区处于弹性状态，节点整体性能良好，承载能力、初始刚度和耗能能力与整浇试件相当。基于“钢筋直锚短搭接”高效连接技术的装配式框架边节点连接可靠、施工方便、质量可控，具有较好的工程应用价值。     

楼板对钢筋混凝土框架结构连续倒塌的影响

为了研究楼板对结构的连续倒塌的影响,本文建立了一个五层框架结构模型,采用SAP2000（V14）对考虑楼板和不考虑楼板两种情况进行抗连续倒塌分析。文章分析了楼板对失效柱顶节点位移、节点加速度以及梁塑性铰的影响。结果表明：楼板对于框架结构抗连续倒塌有较大的贡献,失效柱上节点动力响应随失效柱位置的变化而变化。其中,长边中柱失效、角柱失效属于连续倒塌中较薄弱环节,尤其是角部柱顶层出现柱失效时。总体上,未考虑楼板模型的分析结果较为保守。因此,在今后重要建筑结构抗连续倒塌设计中,应考虑楼板对于结构的贡献,这样可以更加接近真实情况,并有助于提高结构经济性。除此之外,还应加强如长边中柱、角柱部位的构件强度。