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    連梁配筋加強(qiáng)對(duì)帶施工縫的改善作用研究

    2017-09-10 07:22:44楊益
    環(huán)球市場(chǎng) 2017年6期
    關(guān)鍵詞:剪力墻結(jié)構(gòu)連梁有限元

    楊益

    摘要:針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)施工中存在的施工縫問題,采用ansys軟件,建立了模型,通過改變連梁主鋼筋的截面面積,研究了增強(qiáng)連梁主筋配筋對(duì)施工縫的改善作用。并對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較研究,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),單純改變這種方式,對(duì)施工縫的改善作用不明顯。所以,實(shí)際施工工作中,應(yīng)該嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求作業(yè),盡量少留,或者不留施工縫。對(duì)施工縫的研究、施工有一定的參考作用。

    關(guān)鍵詞:剪力墻結(jié)構(gòu);連梁;施工縫;有限元

    往往由于施工工藝的原因,導(dǎo)致本來是一體的結(jié)構(gòu),不能一次施工,所以就產(chǎn)產(chǎn)生了施工縫。連梁是一種剪力墻結(jié)構(gòu)中常見的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件,連梁工作中雖然是一種保持高層建筑墻肢穩(wěn)定性的構(gòu)件,而地震中往往成為耗能構(gòu)件,是首先被期望用來耗散地震能量的構(gòu)件。但是結(jié)構(gòu)施工中,施工縫如果本身由于施工的原因?qū)е聞偠忍睿瑧?yīng)該來說就失去了耗能的功能,所以,研究連梁施工縫也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。國內(nèi)對(duì)施工縫的研究起步比國外晚,主要是南京工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、西安建筑科技大學(xué),河北工業(yè)大學(xué)等高校及一些施工單位技術(shù)人員,對(duì)施工縫開展了很多研究。近年來由于地震頻發(fā),關(guān)于施工縫的研究逐漸變多,也取得了較好的計(jì)算結(jié)果。但是關(guān)于連梁的施工縫研究不多,施工中經(jīng)常遇到施工縫的留置、加強(qiáng)處理的難題。本文針對(duì)實(shí)際工程中的這個(gè)問題,采用加強(qiáng)連梁的主鋼筋的截面面積的方法,采用ansys 軟件,對(duì)連梁主筋加強(qiáng)對(duì)施工縫對(duì)結(jié)構(gòu)的連梁的不利影響進(jìn)行了研究。

    1研究現(xiàn)狀

    1.1 研究方法

    高校的研究,目前主要有兩種研究方法,一種是實(shí)驗(yàn)研究,一種是數(shù)值研究,一種是理論研究。數(shù)值研究往往由于成本低,計(jì)算效果好,能快速的得到比較有益的計(jì)算結(jié)果,并由此得到結(jié)論,同時(shí)也在驗(yàn)證理論研究成果方面,有優(yōu)勢(shì)。這里,也采用數(shù)值計(jì)算的方法研究。施工技術(shù)研究主要著眼于施工規(guī)范、構(gòu)造措施和施工經(jīng)驗(yàn)分析,因?yàn)閷?shí)際工程十分復(fù)雜,往往使得施工單位手足無措。所以,施工技術(shù)人員急需加強(qiáng)對(duì)施工縫的理論研究。

    1.2 計(jì)算軟件

    Ansys軟件是一種國際著名的大型研究軟件之一,日益被廣泛應(yīng)用于數(shù)值計(jì)算中。

    1.3混凝土單元

    通常有三種方法:整體式模型,分布式模型,以及兩者的組合。分布式模型比較常用,這里做一介紹,分布式模型先對(duì)混凝土單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格,然后通過連接混凝土單元的節(jié)點(diǎn),用link8 桿單元建立鋼筋。根據(jù)ansys用戶手冊(cè),混凝土單元的單元介紹如圖1所示。

    2算例

    2.1建立模型

    建立如下圖所示的連梁模型,它由兩個(gè)墻肢,一個(gè)連梁組成。在兩和墻的交界處設(shè)置施工縫。將模型的下部全約束。建立的模型如圖2、圖3所示。

    2.2鋼筋和混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線

    混凝土采用solid65單元,其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖4所示:

    鋼筋采用link180單元,采用的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖5所示:

    2.3計(jì)算結(jié)果分析

    這里改變連梁的主筋的截面面積,具體就是改變主筋的實(shí)常數(shù)。

    2.3.1 001模型的計(jì)算結(jié)果

    圖6為001模型的第一主應(yīng)力分布云圖,可知,第一主應(yīng)力的最大值為8.06MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-24.89MPa。左側(cè)墻肢的右下部的第一主應(yīng)力最大。

    第二主應(yīng)力的最大值為0.6MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-27.1MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的第二主應(yīng)力最大。施工縫兩側(cè),即墻肢與連梁交接處應(yīng)力出現(xiàn)突變。(如圖7)

    可知,米塞斯應(yīng)力的最大值為20.09MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-0.25MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的應(yīng)力最大。(如圖8)

    在軟件中同一階段出現(xiàn)的裂縫用同一種顏色表示,彩色點(diǎn)分布的范圍表示整個(gè)墻肢上、連梁上的裂縫開展情況。由圖9可知,在這種情況下裂縫開展的很多,連梁失效。

    2.3.2 002模型的計(jì)算結(jié)果

    圖10為002模型的第一主應(yīng)力分布云圖,可知,第一主應(yīng)力的最大值為7.57MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-21.14MPa。

    第二主應(yīng)力的最大值為0.77MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-22.84MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的第二主應(yīng)力最大。施工縫兩側(cè),即墻肢與連梁交接處應(yīng)力出現(xiàn)突變。(如圖11)

    可知,米塞斯應(yīng)力的最大值為20.09MPa,第一主應(yīng)力的最小值為-0.166MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的應(yīng)力最大。(如圖12)

    在軟件中同一階段出現(xiàn)的裂縫用同一種顏色表示,彩色點(diǎn)分布的范圍表示整個(gè)墻肢上、連梁上的裂縫開展情況。

    2.3.3 001模型和002模型的對(duì)比分析

    通過以上計(jì)算結(jié)果的對(duì)比可知,當(dāng)改變連梁的主筋的界面面積時(shí),兩個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果的分布規(guī)律基本一致。002模型的列出來各項(xiàng)應(yīng)力的下限都比001模型略有降低,但是所列出的各項(xiàng)應(yīng)力的上限則基本相同。另外通過對(duì)比,尤其是對(duì)米塞斯應(yīng)力的對(duì)比結(jié)果可知,貫穿施工縫的腰鋼筋、主筋還是對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的加強(qiáng)作用,變小為同一根鋼腰筋、主筋的連梁部分和墻肢部分的應(yīng)力有很多很接近的部分,即同一根鋼筋使得梁和墻肢混凝土的連接更加緊密,起到了對(duì)施工縫兩側(cè)的連梁和墻肢加固作用,但是通過改變主筋截面面積的方法,對(duì)施工縫的加固作用不明顯。

    3結(jié)論及展望

    針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)施工中存在的施工縫問題,采用ansys軟件,建立了模型,通過改變連梁主鋼筋的截面面積,研究了增強(qiáng)連梁主筋配筋對(duì)施工縫的改善作用。并對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較研究,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),單純改變這種方式,對(duì)施工縫的改善作用不明顯。所以,實(shí)際施工工作中,應(yīng)該嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求作業(yè),盡量少留,或者不留施工縫。對(duì)施工縫的研究、施工有一定的參考作用。

    參考文獻(xiàn):

    [1]考慮施工縫影響的框架結(jié)構(gòu)的有限元分析研究[D],張衛(wèi)東,南京,南京工業(yè)大學(xué),2006.

    [2]施工縫對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能影響的研究[D],李洪波;浙江工業(yè)大學(xué),2015,

    [3]施工縫對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[D],李倩,重慶大學(xué),2011年.

    [4]ANSYS結(jié)構(gòu)有限元高級(jí)分析方法與范例應(yīng)用[M],尚曉江等著,中國水利水電出版社,2006年;

    [5]ANSYS用戶手冊(cè).[M].安世亞太公司,2014.

    [6]李鵬舉,帶施工縫的雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的有限元分析研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2012.

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