在估算墙壁时,大多数都是以弹性方式设计的。 在加固设计中,经常会遇到墙体需要加固的情况。 如果设计时采用弹性的方法,经常会看到需要在板的顶部粘贴厚板或碳纤维。 在板的顶部粘贴厚板或碳纤维需要凿掉家装的表层桁架计算软件,这会对户外造成很大的损害。 为此,在某些情况下,墙体可以采用塑性内力重分布的分析方法,通过调整板顶的挠度来满足板顶钢筋的要求,因此板不加固,仅板底部加固,不损坏户外家装表面。 但该软件没有对墙体塑性内力重新分布的分析方法。 本文简要介绍了墙体涉及的估计方法,找出了墙体偏转调幅的估计方法。
1、规范涉及的分析方法:
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)第5.1.5条:结构分析时,应根据结构类型、材料性能和受力特性,选择下列分析方法:
1 弹性分析法;
文章说明:弹性分析方法是最基本、最成熟的结构分析方法,也是其他分析方法的基础和特例。 它适合解剖常见结构。 大多数混凝土结构的设计都是基于这种方法。 将结构内力弹性分析与截面承载力极限状态设计相结合,实际简单可行。 按照这样设计的结构,其承载能力通常是比较安全的。 少数结构中,由于混凝土脱落部位挠度减小而发生内力重新分布,可能影响其他部位的裂缝和变形。 考虑到混凝土结构脱落后挠度的减小,梁、柱预制构件可分别采用不同的挠度,不再考虑挠度随作用效果的变化。 在此基础上,仍可以用弹性方式分析结构的内力和变形。
2 塑性内力再分布分析方法;
文章说明:考虑塑性内力重分布的分析方法可用于超静定混凝土结构的设计。 该方法具有充分发挥结构潜力、节省材料、简化设计、施工方便等优点。 但需要注意的是,抗弯力降低部分的变形和开裂也会相应减少。
3 弹塑性分析法;
文章描述:弹塑性分析方法是基于钢筋混凝土的实际热性能。 引入相应的本构关系后,可以进行结构受力分析的全过程,但可以更好地解决各种形状和复杂结构受力的分析。 问题。 但这些分析方法相对复杂,估算工作量大,各种非线性本构关系尚未健全和统一,必须提供成熟稳定的软件使用。 迄今为止,应用范围受到限制,主要针对重要、复杂结构工程的结构分析以及罕见洪水作用下的结构分析。
注:有几何非线性分析和材料非线性分析,原理和内容较多,需要阅读相关书籍。 一般设计中很少进行非线性分析,只有少数特殊结构、特殊效果等情况需要进行非线性分析。 例如稀有洪水分析、p-delta分析、推力分析等。
4 塑限分析方法;
文章描述:塑性极限分析法也称为塑性分析法或极限平衡法。 该方法主要用于周边由梁或墙支撑的单向板的设计。 工程设计和施工实践经验证明,在规定条件下按该方法进行估算和结构设计简单易行,并能保证结构的安全。
5 试验分析方法。
文章说明:当结构或其零件的形状不规则、受力状态复杂,又没有合适的简化分析方法时,可以采用试验分析的方法。 如弯矩墙及其周围凹坑、框架、桁架的主要节点、预制构件的疲劳、受力状态复杂的大坝等。
注:美国通常对复杂结构进行模型试验分析,国外很少这样做。
2、设计软件采用的墙体估算方法:
盈建科设计软件中的墙体估算有引导算法、塑性分析法和有限元法三种方法。 引导算法参考《建筑结构静力估算导则》中板的弹性板算法; 塑性分析方法是根据《建筑结构静力估算导则》(中国建筑工业出版社,1974)中板的极限平衡法估算四个边。 支撑板; 有限元法是程序根据有限元算法估算整个楼层的所有墙体蓝筹。
引导算法:
弹性估计是在小应力弹性板假设的理论基础上进行的。 所谓小应力弹片,是假设桥梁在荷载作用下的应力相对于片材的厚度来说是很小的量,片材在受力时,片材中间表面的纵向挠度和应变可以忽略不计。弯曲,板材处于纯弯曲变形状态。 弹性理论的出发点是,当预制构件任意截面的剪力达到其极限值时,整个结构就会达到破坏状态。 这种做法可能比较保守,因为当只有某一点或少数点达到极限而其他点始终具有弹性时,就宣告板的承载能力已达到极限,这可能并不经济。
塑性分析方法:
塑性分析法也称为极限平衡法。 塑性分析方法有很多种。 常见的方法是塑性铰法和条带法,可用于设计周围由梁或墙支撑的单向板。 塑性铰法的假设是当板在极限荷载作用下发生破坏时,沿支撑45°方向与板底角和跨中会出现塑性铰线,单向板将被“分割”成几何形状的块,从而产生一个可变的系统。 借助虚功原理桁架计算软件,可求出极限荷载使墙体变形所做的功,等于剪力在各塑性铰线上所做的功之和。 塑性铰法以墙体的一部分或整体达到几何变系统时所承受的荷载作为极限荷载,它不同于任意截面甚至某一点的剪力达到极限时对应的荷载。弹性模式。 因此,塑性铰法的假设符合工程实际,但这种假设合理地评价了结构的承载能力和可靠性,在概念上优于弹性法。
有限元算法:
有限元是将连续结构离散成有限个单元体,这些单元体在节点处铰接,简化节点的荷载,并估计各节点在外荷载作用下的位移,从而估计结构的挠度和应变。每个单位。
3、塑料内力重新分布的相关规定:
根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)
5.4.1 混凝土连续梁和连续双向板可采用塑性内力重分布的方法进行分析。
对于重力荷载作用下的框架、框架-弯矩墙结构中的盖梁和单向板等,通过弹性分析得到内力后,可适度调整支撑或节点的挠度,即可确定相应的跨中剪力。 力量。
文章解释道:对于超静定混凝土结构中的塑性铰,会发生内力重新分布。 利用这一特点可以调节预制构件截面之间内力的大小,从而简化结构、节省弯矩。 本节给出了可以用塑料振幅调制设计的预制元件或结构的类型。
5.4.2 考虑塑性内力再分布设计的结构和预制构件,应选用符合本规范第4.2.4条规定的钢筋,并应满足正常使用极限状态的要求。满足并采取有效的施工措施。 对于直接承受动载荷的预制构件,以及要求无裂纹或处于3a、3b型环境的结构,不宜采用考虑塑性内力重新分布的分析方法。
文章说明:本文提出了分析方法设计中考虑塑性内力重新分布的条件。 当预制构件或结构按照考虑塑性内力重新分布的估算方法进行设计时,由于塑性铰的出现,导致预制构件的变形和抗弯力降低的部位的裂纹长度都比较大。 因此,本文进一步明确了允许考虑塑性内力重分布的预制构件的使用环境,并指出预制构件应进行变形和裂纹间距校核,以满足正常使用极限状态的要求。
5.4.3 钢筋混凝土梁支撑或节点边缘截面的负挠度调整幅度不应小于25%; 挠度调整后梁端截面相对受压区的高度不应超过0.35,且不应大于0.10。 钢筋混凝土板的负剪幅不应小于20%。 简支混凝土梁的挠度调幅范围应符合本规范第10.1.8条的规定。
文章描述:采用基于弹性分析的塑性内力重分布方法进行剪力调幅时,剪力调整的幅度和压缩区的高度应满足本条的规定,以保证预制构件的塑料铰链位置有足够的旋转能力并限制裂缝长度
塑性内力重新分布的方式在我们的代码和软件中,双向板、梁等都是这种方式。 虽然这些技术只是一种基于线弹性分析结果的内力调整。 结构承载力的可靠性高于按弹性理论设计的结构,且随着剪力调整范围的减小,结构变形量和塑性绞线处混凝土开裂长度减小。 机构设计从弹性理论向塑性理论的转变,使得结构承载力极限状态的概念从单一截面发展到整体结构。
通过翼缘建科软件对梁端负剪力的幅值调制,可以实现梁塑性内力的重新分布。
《考虑内力重分布的钢筋混凝土连续梁及框架》CECS51:93第3.0.3.3条第3.0.3.3条:剪力幅调整后,计算各跨梁支撑剪力的平均值梁、板及跨中剪力值之和不得大于跨剪力的1.02倍; 各控制断面剪力值不应大于跨度剪力值的1/3。 ”
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.2.3.4条:截面设计时,框架梁跨中截面法向剪力设计值不宜大于按50%竖向荷载作用下的挠度估算的跨中剪力设计值。
该软件为框架梁和非框架梁提供挠度-剪切控制估计系数。 默认框架梁为 0.5,非框架梁为 0.33。
4、地板塑性内力的重新分布方法:
光束偏转幅度调制:
AM 前法兰:
调幅0.85后法兰:
结果审核:
横梁上端:-986.4x0.85=838.44; 梁右端:-951.2x0.85=-808.52; 梁跨中剪力:(986.4+951.2)x0.15/2+723.1=868.42; 估算结果与软件基本一致。 双向板剪切振幅调制与梁振幅调制相同。
单向板坯塑性内力重分布的估算方法:
该软件没有估计塑性内力重新分布的方法,请参考PKPM中连接板的估计。
PKPM 中的拉伸估计不是估计塑性内力重新分布的方法。 当用弹性或塑性估计壁时,单独估计每个蓝片的内力,不考虑相邻蓝片的影响。 因此,对于中间支撑的左侧,挠度值是不平衡的。 为了在一定程度上考虑相邻蓝片的影响,特别是对于连续双向板的情况,当蓝片跨度不一致时,可以采用连续梁的形式进行内力估计跨度方向要满足中间支撑挠度平衡的条件,还可以考虑相邻蓝筹的影响。 与这些情况下的估计方法相对应,可以使用连板估计方法。
生成连接板的估算数据时,程序会沿板串的指定方向生成一条 1 米长的条带。 这种条带类似于传统的连续梁,每跨的截面高度取为相应板的长度。 将墙或梁的位置方案视为板柱的支撑,各支撑无竖向位移,不考虑支撑梁或墙构件的挠度。 连接板的估计过程与连续梁的估计过程完全相同,并且可以利用平面连续梁的估计来简化指定方向板串的估计。
点连板估计:点击并连接即可估计红框圈出的两个方向的板。
剪力非调制幅值估计结果:
剪切幅度调制的估计结果:
结果审核:
板坯下端:11.3x0.85=9.6; 板的右端:10.8x0.85=9.18; 板跨中剪力:(11.3+10.8)x0.15/2+8.0=9.66; 估算结果与软件基本一致。
板坯下端:23.2x0.85=19.82; 板坯上端:19.8x0.85=16.83; 板跨中剪力:(23.2+19.8)x0.15/2+15.6=18.83; 估算结果与软件基本一致。
五、结论:墙体塑性内力重分布可参考双向板梁挠度调幅估算方法; 调幅后,如果板顶钢筋仍达不到要求,可采用塑料板进行设计。
墙壁未进行幅度调制:
墙上午:
墙体塑性估算:支撑与跨中剪力之比为1.8
以上观点仅代表个人观点,欢迎参考交流。