鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期徐變收縮效應(yīng)研究應(yīng)用.pdf

1、長(zhǎng)期徐變收縮效應(yīng)是混凝土的固有特性，并伴隨著混凝土建筑結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件自施工生成直至長(zhǎng)期使用壽命內(nèi)不斷發(fā)展變化，對(duì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的長(zhǎng)期工作性能有著重要影響。
　　國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土長(zhǎng)期徐變收縮性質(zhì)的研究已有數(shù)十年，混凝土材料徐變收縮的成因機(jī)理、混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期徐變收縮性質(zhì)的預(yù)測(cè)分析模型及計(jì)算方法，以及橋梁、水工大體積混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的長(zhǎng)期效應(yīng)分析等課題已積累了較豐富的研究成果。對(duì)于當(dāng)前體量日益增大、體系日益復(fù)雜的工業(yè)及民用混凝土建筑結(jié)構(gòu)，混

2、凝土長(zhǎng)期效應(yīng)的分析研究相對(duì)結(jié)構(gòu)其它研究領(lǐng)域的發(fā)展有所滯后，主要表現(xiàn)在：現(xiàn)有徐變應(yīng)變的計(jì)算方法效率偏低；鋼筋的影響作用缺乏系統(tǒng)研究；現(xiàn)行軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期徐變收縮效應(yīng)重視不足；工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的長(zhǎng)期效應(yīng)問題常被忽視，或僅進(jìn)行粗略簡(jiǎn)化分析，未能把握整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期效應(yīng)變化規(guī)律，例如，國(guó)外某實(shí)際超高層建筑，由于原標(biāo)書設(shè)計(jì)不當(dāng)，對(duì)混凝土長(zhǎng)期效應(yīng)考慮不足，將造成豎向構(gòu)件長(zhǎng)期壓應(yīng)力分布不均，引起結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期傾斜變形顯著，影響建筑正常使用，需

3、進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)研究。因此，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的長(zhǎng)期效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，提出較實(shí)用的計(jì)算方法，解決工程實(shí)際問題，顯得尤為迫切且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本課題主要研究?jī)?nèi)容及成果按照基本算法優(yōu)化、構(gòu)件分析（桿件、板殼）、整體結(jié)構(gòu)分析（超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)）的順序，循序漸進(jìn)，層層深入。具體闡述如下：
　　在歸納統(tǒng)一現(xiàn)有徐變、收縮應(yīng)變分析模型及計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，應(yīng)用混凝土徐變恢復(fù)性質(zhì)構(gòu)造了應(yīng)力沖量持時(shí)函數(shù)，并建立了只需記錄有限步應(yīng)

4、力歷史的徐變應(yīng)變?nèi)窟f推方法，適應(yīng)各類常見的徐變預(yù)測(cè)模型及加載模式，在滿足精度基礎(chǔ)上大幅提高徐變應(yīng)變的計(jì)算效率。
　　針對(duì)各類鋼筋混凝土構(gòu)件的長(zhǎng)期徐變收縮效應(yīng)的分析方法分別進(jìn)行研究，包括：推導(dǎo)了軸壓構(gòu)件中鋼筋長(zhǎng)期影響作用的迭代計(jì)算公式，對(duì)比了平截面假定對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響規(guī)律，提出了適于軟件應(yīng)用的等效方法，同時(shí)對(duì)鋼筋的長(zhǎng)期應(yīng)力增長(zhǎng)及相應(yīng)的最小配筋率問題進(jìn)行了探討；建立了考慮裂縫影響的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件長(zhǎng)期撓度變形的通用分析公式，適于截

5、面線性及非線性應(yīng)力分布模式，提出了計(jì)算梁長(zhǎng)期撓度增大系數(shù)的多參數(shù)修正系數(shù)法，較現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外規(guī)范計(jì)算公式考慮因素更為全面；研究了大、小偏壓構(gòu)件長(zhǎng)期效應(yīng)分析問題，并根據(jù)大、小偏壓構(gòu)件截面不同的應(yīng)力分布狀態(tài)采用了適合的計(jì)算方法，便于應(yīng)用；對(duì)連續(xù)雙向板在均布荷載作用下長(zhǎng)期撓度變形進(jìn)行了初步研究，應(yīng)用塑性鉸線及功能原理建立了考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的雙向板截面彎矩及轉(zhuǎn)角關(guān)系方程；對(duì)剪力墻長(zhǎng)期剪切變形計(jì)算方法進(jìn)行了初步探討，建立了混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期剪切變形的簡(jiǎn)化分析

6、方法。對(duì)鋼筋因混凝土長(zhǎng)期效應(yīng)可能對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生的不利影響進(jìn)行了研究，分析了不同情況下最大允許配筋率的計(jì)算公式及影響因素。
　　本課題對(duì)混凝土墻體與棱柱體試塊長(zhǎng)期收縮、徐變性質(zhì)差異進(jìn)行了模型試驗(yàn)對(duì)比研究，初步探討了現(xiàn)行國(guó)內(nèi)外預(yù)測(cè)模型對(duì)薄殼型構(gòu)件分析的適用性。
　　在考慮混凝土徐變收縮性質(zhì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)溫度變化效應(yīng)，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期溫差作用影響的簡(jiǎn)化分析方法；并進(jìn)一步結(jié)合施工模擬全過程，建立了超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)溫差效應(yīng)分析方法及

7、其有限元計(jì)算公式。此研究方法直接指導(dǎo)應(yīng)用于實(shí)際工程大型地下室的設(shè)計(jì)施工。
　　推導(dǎo)了考慮施工模擬全過程分析高層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期效應(yīng)的非線性有限元公式，并考慮鋼筋的影響，與現(xiàn)行軟件接口，采用FORTRAN程序語言編制了適用于分析高層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期效應(yīng)的計(jì)算程序，彌補(bǔ)了現(xiàn)行軟件的不足。
　　對(duì)高層結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件長(zhǎng)期變形及其差異變形引起的整體結(jié)構(gòu)變形等基本規(guī)律進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算方法。
　　本課題研究成果應(yīng)用于國(guó)外某超高層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期