混凝土的ANSYS分析

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基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。

为了保证结构的安全性和耐久性,需要进行大量的试验和分析。

钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法,本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。

1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前,需要进行一些前期准备工作。

首先要确定模型的尺寸和几何形状,包括梁的长度、宽度和高度,钢筋的数量和材料等信息。

其次是建立材料模型。

钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献,例如ACI318和EHE等。

最后是进行荷载和边界条件的设置。

这些参数可以根据试验的要求进行设定。

2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。

其中,混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型;钢筋采用弹塑性模型,可以考虑材料的塑性性质。

首先,选择适当的元素类型,包括梁单元和实体单元。

对于梁单元,要选择适当的截面类型和断面参数。

对于实体单元,要确定网格的大小和形状。

然后,按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。

最后,进行单元的划分和网格生成,调整边界条件,使其与试验条件保持一致。

3、分析和结果在模型准备就绪之后,进行分析和结果的处理。

首先,定义荷载和边界条件,可以模拟多种加载模式,例如单点荷载、均布荷载、自重等。

然后,进行静态分析或动态分析。

静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数;动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。

最后,进行结果的处理和分析。

包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等,能够对计算结果进行全方位的检查和分析。

综上所述,基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段,可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。

它具有良好的可靠性和可操作性,可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式,其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。

ANSYS钢筋混凝土板受力分析

ANSYS钢筋混凝土板受力分析
弹性模量 E 200GPa ,泊松比 0.25 ,屈服 应力 0.2 360MPa ,硬化斜率为 20000,配筋率为 0.01,沿长度方向和宽度方向 放置钢筋。 截面尺寸:长 1.0m,宽 1.0m,高 10cm。 建模假设: 不考虑混凝土的压碎, 为了使计算顺利收敛, 在支座处增加刚性垫片。 2.建模 (1)进入 ANSYS,进入时设置工程名为 rc_board。 (2)定义分析类型为结构分析。执行路径 Main Menu>Preferences,在弹出的对 话框中选择 Structural,单击 OK 按钮。 (3)定义单元类型。路径:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/ Delete。 执行路径, 在弹出的 Element Type 对话框中单击 Add 按钮, 在新的 Library of Element Type 对话框中选择单元为 1 号单元(用于混凝土模型) 。采用相同的 方法定义 SOLID45 单元为 2 号(用于刚性垫片模型) 。完成后选择 type 1 SOLID65,再单击按钮,在弹出的 SOLID65 Element Type Options 对话框中,在 K5 下拉选项中,选择 Ingtegration Pts,在 K6 下拉选项中,选择 Ingtegration Pts, 单击 OK 按钮,再单击 Close 按钮关闭对话框。 Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete (4)定义实常数。 路径: 。 执行路径, 在弹出的 Real Constants 对话框中单击 Add 按钮, 在新的 Element Type for Real Constants 对话框中选择 SOLID65 单元,单击 OK 按钮,在新的对话框 VR1=0.01, THETA1=90, PHI1=0, MAT2=2,VR2=0.01, 中填入数值, 使得 MAT1=2, THETA2=0,PHI1=0,单击按钮,再单击 Close 按钮关闭对话框。 (5)定义材料属性。 路径 1:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models 路径 2:Material Models Available>Structural>Linear>Elastic>Isotropic 路径 3:Material Models Available>Structural>Nonlinear>Inelastic>Non-metal Plasticity>Concrete

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

1.ANSYS分析的原理和步骤ANSYS的热分析[1]包括稳态和瞬态两种,如果系统的温度场与时间无关,则称该系统处于稳定的热状态,简称稳态;如果系统的温度场随时间发生变化,则称系统处于瞬态。

显然,大体积混凝土的浇筑过程属于瞬态分析,也属于非线性分析。

我们不仅要进行混凝土温度场的模拟还要进行应力场的模拟,所以要用到ANSYS中耦合分析,ANSYS提供了两种分析耦合场的方法:直接耦合与间接耦合。

直接耦合法的耦合单元包含所有必须的自由度,仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果;间接耦合法是以特定的顺序求解单个物理场的模型,通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。

如我们用到的热-应力耦合分析就是将热分析得到的节点温度作为载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。

基本步骤如下:第一步:进行热分析,可选择SOLID70单元;第二步:重新进入前处理器,转换单元类型;将热单元转换为相应的结构单元,原来的SOLID70单元将自动转换为SOLID45单元,其对应的命令是ETCHG,TTS。

第三步:设置结构分析中的材料属性;第四步:读入热分析结果并将其作为载荷;可采用命令LDREAD读入热分析的节点温度,或点击MainMenu>Solution>LoadApply>Temperature>FromThermalAnalysis。

注意,结果文件的扩展名为*.rth。

第五步:指定参考温度;在参考温度处,热应力值为零。

第六步:求解及后处理。

2.温度场的求解2.1三种基本传热方式(1)热传导,遵循傅里叶定律(导热基本定律):q″=-λdTdx,式中q″为热流密度(W/m2),λ为导热系数(W/m·℃),“-”表示热量流向温度降低的方向。

(2)热对流,用牛顿冷却方程来描述:q″=β(TS-TB),式中β为对流换热系数,TS为固体表面的温度,TB为周围流体的温度。

(3)热辐射,指物体发射电磁能,并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。

混凝土应力应变模型在ansys中的分析

混凝土应力应变模型在ansys中的分析

(1)线弹性理论模型特点:是一种最基本和最简单的力学模型,线弹性材料本构关系服从广义虎克定律,即应力应变在加卸载时呈线性关系,卸载后材料无残余应变。

当混凝土材料的应力水平较低时,按该模型计算应力应变关系基本符合实际情况。

(2)非线性弹性模型特点:本构关系中应力和应变不再保持正比,但在满足一定要求的条件下仍有一一对应关系。

卸载后没有残余变形,应力状态唯一取决于应变状态,而与加载历史无关。

该模型可以较好地描述混凝土在单调加载条件下的应力应变关系,具有概念简单、形式简明,计算选用参数源自试验结果,计算精确度较高等优点。

(3)弹塑性模型特点:反映材料的塑性变形。

该模型可以较好地描述混凝土应力一应变下降段(软化)曲线,建立了应变空间的塑性本构关系,并构造了不同的混凝土应变松弛面(相对于应力空间的破坏包络面)和相应的势能函数,以反映混凝土卸载的残余应变、刚度退化等特性。

(4)内时理论模型特点:采用非弹性变形逐渐积累的方法,其基本思想是用所谓“内蕴时(intrinsic time)”或“变形”作为一个内变量来建立本构关系。

(5)断裂力学模型特点:是具有切口敏感性需要存在初始宏观裂纹,且裂纹尖端的应力强度因子超过断裂韧度时就会迅速失稳扩展造成破坏。

混凝土裂缝尖端呈梨型树状破碎区,并影响裂纹前缘附近区域的应力、应变分布。

(6)损伤力学模型特点:在外部荷载作用下,缺陷会不断扩展和合并,形成宏观裂纹。

裂纹继续扩展,最终可能导致构件或结构的断裂破坏。

(7)组合模型特点:根据混凝土的力学性能和破坏机理其结构特征与受力特点,其可能发生的应力应变状态,从以上六种模型中合理地选用一种或几种本构关系进行模拟计算。

ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解

ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解

0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时,其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。

这里结合钢筋混凝土材料的工作特性,从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧,并以钢筋混凝土简支梁为例,采用分离式有限元模型,说明其具体应用。

1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。

该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。

在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。

使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。

对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。

2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。

3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。

对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。

而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。

在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型),MISO模型可包括20条不同温度曲线,每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型),MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。

ANSYS混凝土问题分析

ANSYS混凝土问题分析

ANSYS混凝土问题分析1.关于模型钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式分为三种:分离式、整体式和组合式模型◆分离式模型:把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,即混凝土和钢筋各自被划分为足够小的单元,两者的刚度矩阵是是分开来求解的,考虑到钢筋是一种细长的材料,通常可以忽略起横向抗剪强度,因此可以将钢筋作为线单元处理。

钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟钢筋与混凝土之间的粘结和滑移。

一般钢筋混凝土是存在裂缝的,而开裂必然导致钢筋和混凝土变形的不协调,也就是说要发生粘结的失效与滑移,所以此种模型的应用最为广泛。

◆整体式模型:将钢筋分布与整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料,与分离式模型不同的是,它求出的是综合了混凝土与钢筋单元的整体刚度矩阵;与组合式不同之点在于它不是先分别求出混凝土与钢筋对单元刚度的贡献然后再组合,而是一次求得综合的刚度矩阵。

◆组合式模型组合式模型分为两种:一种是分层组合式,在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设,这种组合方式在钢筋混凝土板、壳结构中应用较广;另一种组合方法是采用带钢筋膜的等参单元。

当不考虑混凝土和钢筋二者之间的滑移,三种模型都可以。

分离式和整体式模型使用于二维和三维结构分析。

就ANSYS而言,可以考虑分离式模型:混凝土(SOLID65)+钢筋(LINK单元或PIPE单元),认为混凝土和钢筋粘结很好。

如要考虑粘结和滑移,则可引入弹簧单元进行模拟,如果比较困难也可以采用整体式模型(带筋的SOLID65)。

2.本构关系及破坏准则◆本构关系混凝土本构关系的模型对钢筋混凝土结构的非线性分析有重大影响。

混凝土的本构就是表示在各种外荷载作用下的混凝土应力应变的响应关系。

在建立混凝土本构关系时一般都是基于现有的连续介质力学的本构理论,在结合混凝土的力学特性,确定甚至调整本构关系中各种所需的材料参数。

通常,混凝土的本构关系可以分为线性弹性、非线性弹性、弹塑性及其他力学理论等四类。

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析

基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析一、研究背景随着现代建筑的不断发展,结构设计越来越重视地震安全性能。

混凝土结构作为一种常见的建筑结构,其地震响应分析对于提高建筑结构的抗震能力至关重要。

ANSYS软件是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件,可以模拟复杂的结构响应,因此在混凝土结构地震响应分析中也有着广泛的应用。

本研究旨在通过基于ANSYS的混凝土结构地震响应分析,探究混凝土结构地震响应的特点和规律,为建筑结构设计提供参考。

二、研究方法本研究采用ANSYS软件进行混凝土结构地震响应分析。

首先,建立混凝土结构的有限元模型,包括节点、单元和材料等参数,通过设置荷载和边界条件,模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

然后,对模拟结果进行分析,包括位移、加速度、应变、应力等参数,探究混凝土结构地震响应的特点和规律。

三、研究内容1.建立混凝土结构的有限元模型(1)选择适当的单元类型ANSYS软件支持多种单元类型,包括梁单元、板单元、壳单元、体单元等。

根据混凝土结构的实际情况,选择合适的单元类型进行建模。

例如,梁单元适用于模拟梁柱结构,板单元适用于模拟板状结构,壳单元适用于模拟薄壳结构,体单元适用于模拟立体结构。

(2)设置节点和边界条件在建立有限元模型时,需要设置节点和边界条件。

节点是有限元模型中的基本单元,用于描述结构的几何形状和位置。

边界条件是指在模拟中限制节点的自由度,以模拟实际结构中的支撑和约束。

例如,可以设置节点的位移、旋转和力等边界条件。

(3)定义材料和荷载参数在有限元模型中,需要定义材料和荷载参数。

材料参数包括弹性模量、泊松比、密度等,用于描述混凝土结构的材料性质。

荷载参数包括静荷载和动荷载,用于模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

静荷载可以通过设置节点的力或位移进行模拟,动荷载可以采用地震谱进行模拟。

2.模拟地震荷载下混凝土结构的响应根据建立的有限元模型,设置荷载和边界条件,模拟地震荷载下混凝土结构的响应。

ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)

ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)

ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元,可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等);普通8节点三维等参元,增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型;基本属性:——可以定义3种不同的加固材料;——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。

三种模型:分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,各自划分单元,或钢筋视为线单元(杆件link-spar8或管件pipe16,20);钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移;整体式模型——将钢筋分布于整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料;组合式模型—-分层组合式:在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设(如应变沿截面高度为直线);或采用带钢筋膜的等参单元。

2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等;强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等;3、破坏准则单轴破坏(Hongnested等)、双轴破坏(修正的莫尔库仑等)、三轴破坏(最大剪应力、Druck—Prager等),三参数、五参数模型;混凝土开裂前,采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为;开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土:ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数,0。

9~1UnTensSt—抗拉强度,UnCompSt—单轴抗压强度,(若取-1,则以下不必要)BiCompSt—双轴抗压强度,HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度,UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。

加固材料(材料号、体积率、方向角)二、其他材料模型在Ansys中,可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用-2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂(采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa,泊松比ν=0。

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【原创】钢筋混凝土分离式建模方法(含ANSYS命令流)钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS, 命令钢筋混凝土, 分离式, 建模, ANSYS,命令一、简介钢筋混凝土有限元建模的方法与结果评价(前后处理),是对钢筋混凝土结构进行数值模拟的重要步骤,能否把握模型的可行性、合理性,如何从计算结果中寻找规律,是有限元理论应用于实际工程的关键一环。

Blackeage以自己做过的一组钢筋混凝土暗支撑剪力墙的数值模拟为例,从若干方面提出一些经验与建议。

希望大家一起讨论、批评指正(wang.jian@)。

程序:ANSYS 单元:SOLID65、BEAM188 建模方式:分离暗支撑剪力墙结构由北京工业大学曹万林所提出,简言之就是一种在普通钢筋配筋情况下,加配斜向钢筋的剪力墙结构。

二、单元选择以前经常采用的钢筋混凝土建模方法是通过SOLID65模拟混凝土,通过SOLID65的实常数指定钢筋配筋率,后来发现这种整体式的模型并不理想,而且将钢筋周围的SOLID65单元选择出来,再换算一个等效的配筋率,工作量也并不小。

最关键的是采用整体式模型之后,得不出什么有意义的结论,弄一个荷载-位移曲线出来又和实验值差距比较大。

只有计算的开裂荷载与实验还算是比较接近,但这个手算也算得出来的东西费劲去装模作样的建个模型又有什么意义?所以,这次我尝试采用分离式的模型,钢筋与混凝土单元分别建模,采用节点共享的方式。

建模时发现,只要充分、灵活地运用APDL的技巧,处理好钢筋与混凝土单元节点的位置,效率还是很高的。

[center]暗支撑剪力墙数值模型[/center]看过很多的资料,分离式模型是用LINK8与SOLID65的组合方式,这样做到是非常直观,因为LINK8是spar类型的单元,每个节点有3个自由度,这与SOLID65单元单节点自由度数量是一致的。

但是问题也就由此产生,当周围的混凝土开裂或是压碎时,SOLID65将不能对LINK8的节点提供足够地约束(如下图箭头方向),从而导致总刚矩阵小主元地出现影响计算精度,或者干脆形成瞬变体系导致计算提前发散。

[center]LINK8+SOLID65的问题[/center]如果采用梁单元模拟暗钢筋,就算包裹钢筋的混凝土破坏了,钢筋单元本身仍可对连接点提供一定的侧向刚度(其实钢筋本身就是有一定抗弯刚度的),保证计算进行下去。

ANSYS中的梁单元比较多,建议选取beam188单元。

beam188支持弹塑性分析、自定义截面。

可以用内力计算结果按截面插值得出应力结果,这样,SOLID65+beam188不仅解决了SOLID65+beam188的小主元问题,而且可以方便地控制钢筋单元的划分密度,也扩充了钢筋单元输出信息。

三、单元组合方式将剪力墙中所有钢筋单元(包括暗柱、梁的纵、箍筋、暗支撑钢筋、暗支撑箍筋、暗分布筋)单独建模,为了能够与混凝土单元节点共享,将混凝土单元细化,单元高度设为暗柱箍筋间距与墙片分布筋间距的最大公约数。

钢筋与混凝土单元节点共享。

不考虑粘接-滑移影响。

其实由于混凝土单元已经细化过了,钢筋周围的混凝土由于钢筋作用而开裂之后,钢筋节点受到混凝土的约束降低,这也相当于引入了一部分粘接-滑移的力学作用,只不过没有考虑进大变形、大滑移时的几何非线性及边界非线性因素。

四、混凝土开裂与压碎判定采用最大拉应力准则判定混凝土开裂,采用WW准则判定混凝土压碎。

在许多文章中都建议关闭混凝土压碎判定以改善收敛,个人认为得不偿失,关闭了压碎特性将过高地估计构件的承载力及后期刚度,一个错误的、与实际出入很大的计算结果的收敛性再好,即使弹出了激动人心的solution is done又有什么意义呢?至于收敛性,可以通过其它的方式来改善。

五、本构关系经试算发现,混凝土单元选用随动强化模型时将难以收敛,选用等向强化模型则好得多,而且混凝土的随动特性并不明显。

所以注意选用等向强化模型。

由于已经打开了压碎判定,所以,材料特性中只给出一个初始弹性模量即可,当然也可采用多线性等向模型,但对结果影响不大。

六、改善收敛的方法ANSYS中的SOLID65单元收敛性并不是太好,有时甚至很难得到收敛的计算结果,所以保证数值模型的收敛成为用ANSYS对钢筋混凝土结构进行数值模拟中至关重要环节。

经反复计算,并汇总大家总结的规律,罗列如下:1.打开自动时间步长。

2.钢筋采用beam188梁单元。

3.水平加载时采用残余位移收敛准则。

4.虽然混凝土与钢筋单元单独建模,但可以在混凝土单元中加入一个很小配筋率的弥散钢筋,这些钢筋并不是实际的,而是数值的,它可以在混凝土单元破坏时对节点提供一点约束,减少总刚突变。

5.采用等向强化的弹塑性模型。

清华大学江见鲸在其有限元讲义当中提到SOLID65单元尺寸不能太小,否则会引起单元的提前破坏,但我觉得,这到是一个适当地引入粘结-滑移影响的方式,而且强行的限制单元的尺寸,也使得分离式建模难以实现。

当然,一定要保证SOLID65的单元是长方体,且网格疏密过渡平缓。

七、关于裂缝分布、裂缝宽度分布在ANSYS中,裂缝的模拟采用弥散的形式,弥散裂缝模型在宏观上结构等效,但它基于最大拉应力准则,一但某一单元开裂,将会引起“连锁反应”,导致大面积开裂,这与实际的情况是不相符的,所以,弥散裂缝的分布与试验中试件的实际裂缝没有可比性。

但是通过观察暗支撑暗力墙与传统剪力墙的数值裂缝分布,仍然能发现某些规律。

[center]左:无暗支撑,右:带有暗支撑[/center]由上图可见,在相同的荷载水平下(190kN)传统剪力墙的数值模型已经大面积开裂,而配有暗支撑的剪力墙开裂面积较小,在墙体中央部位产生局部裂缝,这说明暗支撑钢筋对于抑制大面积裂缝开展,以及改善裂缝分布有着积极的作用。

然而这种裂缝分布图的信息量还是太少,有时无法从中比较出结果,比如我做的另外两个高耸的暗支撑墙。

[center][/center]左侧的剪力墙无暗支撑,后侧底部配有暗支撑,从上面的分布来看,似乎比较不出什么优劣。

而且,这只是裂缝的分布,我们更关心的是裂缝“强度”(宽度)的分布。

即然开裂准则是基于最大拉应力的开裂准则,高斯点开裂之后,弹性变形引起的应变与裂缝引起的应变相比可以忽略不计,所以,混凝土单元第一主应力也就反应了裂缝的强度(宽度),而且确实有很多的计算程序就是根据第一主应变来计算裂缝宽度。

这样,就可以通过做出混凝土单元第一主应力分布图来从另一侧面反映裂缝强度分布规律。

[center][/center]取相同荷载水平下(约165kN)的HSW(传统)与HSIIW(暗支撑)的第一主应变分布作图对比,计算得出HSW的最大第一主应变为0.0672,而HSWIIW为0.0182,说明设有暗支撑的剪力墙其裂缝强度(宽度)要小于传统剪力墙,从上图中可以看出,设有暗支撑的剪力墙第一主应力分布更为分散,且变化梯度较小,而传统剪力墙则相对比较集中,变化梯度大,这说明加设了暗支撑,使得剪力墙的裂缝更趋分散,而裂缝宽度变小。

从图中还可看出,没有暗支撑的传统剪力墙,第一主应力的分布有明显的条带状,这对应了长、贯通裂缝的出现。

而暗支撑剪力墙对于抑制这种贯通裂缝有明显的作用。

八、关于钢筋应力应变分析[center][/center]由钢筋等效应力分布图可以看出,在达到极限荷载之时,传统剪力墙暗柱的纵筋与暗片分布筋基本完全屈服。

而暗支撑剪力墙除暗柱的纵筋外,墙片的分布筋依然保持了一个比较完备的应力分布梯度。

说明虽然已经达到了最大荷载,但暗支撑剪力墙的墙片仍然具有一定承载及变形储备,计算终止只是由于受压一侧暗柱底部的混凝土压碎导致的总刚矩阵的病态所造成。

而墙片钢筋没有完全屈服也从一个侧面定性地反应出了暗支撑剪力墙的延性要好于传统剪力墙。

暗支撑钢筋一部分屈服,说明暗支撑钢筋有效地发挥了作用。

[center][/center]上图为受拉一侧暗柱底部的纵筋与箍筋的等效应力分布。

箍筋可以约束混凝土,当构件受压时可使得混凝土处由三向受压的有利状态,提高构件的受压承载力,同时也对受剪的斜裂缝起到抑制作用,它是斜截面承载的重要受力元素。

在受拉一侧暗柱的位置处,箍筋不存在约束混凝土的作用,所以,此时暗柱箍筋的应力水平,恰恰反应了此处斜裂缝的发展情况。

很明显的,传统剪力墙此位置的箍筋应力要高于同位置的暗支撑剪力墙,这说明传统剪力墙此处的裂缝发展程度比暗支撑剪力墙要高得多。

受拉一侧贯穿暗柱的裂缝是剪力墙结构进入破坏的一个标志,这说明暗支撑钢筋对于抑制这种贯穿裂缝有着有利的作用。

[center][/center]上图为最大荷载下暗支撑受拉及受压钢筋的应力分布,横坐标为钢筋长度,左端对应剪力墙底部。

观察钢筋应力分布,可得出下面的规律:1.无论受压钢筋还是受拉钢筋,从底部到顶部均呈现出减小的趋势,在顶部达到最小值。

2.受拉钢筋的应力数值比受压钢筋要大,应力下降也较快,下降前的分布曲线由于受拉混凝土裂缝的影响,变化规律很不明显,在中部偏下的位置达到最大值,且屈服,在顶部进入非开裂区,迅速下降到一极小值。

这也反证了受拉暗支撑钢筋对抑制受拉区裂缝的作用。

3.受压暗支撑钢筋与混凝土粘接相对较好,由底部到顶部基本呈现了单调减小的趋势。

4.在两钢筋交叉部位(约620mm处),由于应力集中使得钢筋应力有一突变。

九、总结由上面结果可以看出,分离式的模型信息量丰富,后处理方便。

由于钢筋混凝土这一材料本身的离散性比较大,有时很难对其做出精确的“定量”计算,但是只要模型建立合理,仍然能得到充足的“定性”结论。

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