網(wǎng)格拉壓桿模型在D區(qū)混凝土構(gòu)件設計中的應用研究.pdf

1、近年來鋼筋混凝土深受彎梁和開洞梁等復雜D區(qū)混凝土構(gòu)件應用逐漸廣泛,但是對于這些復雜構(gòu)件,系統(tǒng)的理論和實驗研究比較少。鋼筋混凝土在復雜區(qū)域應用的廣泛性與計算方法的半經(jīng)驗半理論性之間的矛盾越來越突出。因此,學者有必要進行試驗,采用可靠的分析手段,分析其受力機理,建立合理的計算模型和分析方法。目前國際上多采用拉壓桿模型法計算D區(qū)混凝土構(gòu)件,拉壓桿模型方法有受力明確,傳力的路徑清晰等諸多優(yōu)點,已被包括美國在內(nèi)的多個國家引入設計規(guī)范,但我國規(guī)范尚

2、未采用。
　　本文借鑒美國混凝土規(guī)范ACI318-08中的拉壓桿模型方法,對比中美規(guī)范計算上的不同,提出符合中國規(guī)范形式的網(wǎng)格拉壓桿模型方法。主要工作包括:
　　(1)研究了外觀的拉壓桿模型的發(fā)展現(xiàn)狀和計算方法?；诿绹?guī)范中的拉壓桿模型,通過對比分析中美規(guī)范在計算上存在的差異,依據(jù)相應方法將美國拉壓桿模型修訂成符合中國規(guī)范形式的拉壓桿模型方法。
　　(2)傳統(tǒng)拉壓桿模型在建模時靈活性大,對于不熟悉結(jié)構(gòu)內(nèi)部力的傳遞機制

3、的設計者來說難以快速建立合適的模型。而且對于桿件寬度的計算方法也比較復雜。針對這些不足,本文提出了符合中國規(guī)范形式的網(wǎng)格拉壓桿模型。根據(jù)D區(qū)厚度和幾何與荷載情況將其劃分成若干小的區(qū)域,在每個小區(qū)域內(nèi)布置統(tǒng)一形式的網(wǎng)格單元,形成網(wǎng)格拉壓桿模型。確定桿件最大寬度的取值方法為取與之垂直方向桿件長度的0.2倍。這種符合中國規(guī)范形式的網(wǎng)格拉壓桿模型方法不僅建立模型方便準確,而且桿件寬度取值定量化,便于建模與計算。
　　(3)利用符合中國規(guī)范

4、形式的網(wǎng)格拉壓桿模型方法研究了有/無腹筋深受彎構(gòu)件的受力性能。通過算例數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比分析,可以看出本文的網(wǎng)格拉壓桿模型方法能有效計算深受彎構(gòu)件的承載力,對破壞模式的預測有一定的指導意義。研究結(jié)果顯示,有腹筋深受彎構(gòu)件可以布置標準的網(wǎng)格單元進行計算,而對于無腹筋深受彎構(gòu)件要注意調(diào)整模型單元,盡量減少斜拉腹桿的使用。
　　(4)利用符合中國規(guī)范形式的網(wǎng)格拉壓桿模型方法研究了開洞深梁和剪力墻兩種較為復雜的構(gòu)件的受力性能,并

5、提出配筋建議。通過理論分析與實例計算,驗證了模型在該類構(gòu)件中的適用性。同時指出開洞深梁洞口處容易出現(xiàn)應力集中,宜配置斜向鋼筋以減少洞口處的開裂破壞;采用這種網(wǎng)格拉壓桿模型方法對剪力墻進行設計時,應注意網(wǎng)格單元尺寸的選取,建議網(wǎng)格單元尺寸為2.5~4倍的剪力墻厚度。
　　(5)對網(wǎng)格拉壓桿模型進行了非線性計算方法方面的研究。結(jié)合算例,分別采用有限元分析結(jié)果、網(wǎng)格拉壓桿模型非線性分析結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比。非線性拉壓桿模型分析結(jié)果和有