分散筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)及其構(gòu)造措施數(shù)值模擬分析.pdf

1、分散筒結(jié)構(gòu)體系是一種適用于高層和超高層建筑的新型結(jié)構(gòu)體系,經(jīng)研究表明其具有良好的結(jié)構(gòu)性能及經(jīng)濟(jì)性,有遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。本文在總結(jié)了已有研究成果的基礎(chǔ)之上,采用PKPM軟件SATWE模塊對(duì)某實(shí)際工程的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并先后選取了其中受力比較復(fù)雜的薄墻-梁-板節(jié)點(diǎn)和分散筒筒體轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn),運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行數(shù)值模擬。針對(duì)兩種節(jié)點(diǎn)的受力和破壞不合理的情況分別采取多種構(gòu)造措施,并對(duì)各構(gòu)造措施進(jìn)行對(duì)比研究。
　　本文首先對(duì)已

2、研究結(jié)構(gòu)的墻厚的合理性進(jìn)行分析,得墻-梁-板節(jié)點(diǎn)在墻厚為200mm時(shí)撓度和裂縫寬度均滿足規(guī)范要求,但在結(jié)構(gòu)上部樓層的墻厚和墻體配筋有較大富余。為使結(jié)構(gòu)方案更加合理,符合工程實(shí)際,本文對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)并提取墻-梁-板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值分析,梁的受拉區(qū)裂縫寬度最大值滿足《混凝土規(guī)范》中裂縫寬度限值,屬于構(gòu)件正常工作的裂縫。但在較高樓層節(jié)點(diǎn)中的無(wú)梁側(cè)墻體中部出現(xiàn)了混凝土開(kāi)裂的現(xiàn)象,墻體內(nèi)的最大裂縫寬度已經(jīng)接近規(guī)范規(guī)定的限值,考慮到墻體內(nèi)裂縫

3、深度幾乎貫穿墻厚,裂縫范圍遍及較廣,墻體削弱嚴(yán)重,可能出現(xiàn)墻體在局部抗剪截面和承載能力不滿足的情況;由于墻體較薄,梁端鋼筋水平錨固長(zhǎng)度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;另因?yàn)樾滦徒Y(jié)構(gòu)體系從嚴(yán)考慮,需要采取構(gòu)造措施加以解決。
　　本文針對(duì)上述問(wèn)題以及規(guī)范相關(guān)規(guī)定給出了相應(yīng)解決方案,并對(duì)明梁、明柱、梁延長(zhǎng)、加腋四種構(gòu)造措施進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。經(jīng)過(guò)大量的對(duì)比研究得出,加腋后墻體受力不合理的問(wèn)題未能解決,采取梁延長(zhǎng)、明柱、明梁后,節(jié)點(diǎn)墻體內(nèi)的裂縫消除,

4、節(jié)點(diǎn)受力趨于合理。其中,本文針對(duì)明梁和明柱分別做了11種和6種構(gòu)造方案,并采用分組對(duì)比的方式,以確定受力合理而又經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造措施形式,給出具有實(shí)際工程指導(dǎo)意義的具體解決方案。
　　本文另從結(jié)構(gòu)方案中選取受力較為復(fù)雜的分散筒筒體轉(zhuǎn)角處節(jié)點(diǎn)進(jìn)行屈服荷載作用下數(shù)值模擬分析,并得到以下結(jié)論:
　　(1)梁上部一側(cè)受拉鋼筋在墻體內(nèi)的水平段錨固長(zhǎng)度不滿足現(xiàn)行規(guī)范的最小錨固長(zhǎng)度的要求,并造成了不利影響,需采取構(gòu)造措施解決。
　　(2)

5、當(dāng)梁上部錨入墻體內(nèi)的鋼筋應(yīng)力在剛達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí),未在縱向墻體中錨固的右側(cè)受拉鋼筋應(yīng)力值較小,鋼筋強(qiáng)度未被有效利用,構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)與現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)方法不相符,故需要采取構(gòu)造措解決此問(wèn)題。
　　(3)在所有受拉鋼筋尚未被充分利用時(shí),梁端下部與墻體交接處的混凝土出現(xiàn)了壓應(yīng)力集中區(qū),混凝土的壓應(yīng)變已經(jīng)超過(guò)極限壓應(yīng)變的限值,說(shuō)明當(dāng)梁上部部分鋼筋剛達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí),局部墻體混凝土被壓潰,節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞,受力不合理、延性較差且存在薄弱環(huán)節(jié),

6、需要采取構(gòu)造措施加以解決。
　　針對(duì)節(jié)點(diǎn)上述問(wèn)題,本文采取墻體轉(zhuǎn)角處內(nèi)側(cè)加腋、加梁頭兩種構(gòu)造措施進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值對(duì)比分析。梁加水平腋措施后節(jié)點(diǎn)的受力性能有大幅改善,梁內(nèi)受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度均可滿足規(guī)范要求,梁受拉鋼筋基本同時(shí)達(dá)到屈服,此時(shí)梁下墻體局壓接近混凝土極限壓應(yīng)變;加梁頭后,沒(méi)有錨固在剪力墻中的梁縱向鋼筋錨固環(huán)境相對(duì)較差,不能很好地解決梁上部鋼筋應(yīng)力不同步的問(wèn)題;且從使用功能考慮,由于梁頭凸出墻體較多,可能會(huì)影響到電梯的正常使用

7、。因此不推薦采取加梁頭的構(gòu)造措施。
　　為進(jìn)一步改善節(jié)點(diǎn)中墻體混凝土過(guò)早壓碎破壞,本文采取將腋的高度增至右側(cè)梁高的兩倍和結(jié)構(gòu)層高兩種構(gòu)造方案并進(jìn)行對(duì)比研究,兩種方案的墻體局壓已經(jīng)完全滿足規(guī)范要求,對(duì)比其它性能發(fā)現(xiàn),當(dāng)腋的高度繼續(xù)增加后的受力狀態(tài)較兩倍梁高的腋方案并無(wú)明顯改善。因此,當(dāng)采取加腋的構(gòu)造措施時(shí),筒體轉(zhuǎn)角處節(jié)點(diǎn)的受力性能及錨固滿足規(guī)范規(guī)定,腋的高度取右側(cè)梁高的兩倍時(shí)即可取得較好的效果。具體工程中,可根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和施工方便性等