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2019-05-29

钢筋混凝土结构变形分析的解析方法与非线性数值计算结果比较

混凝土在开裂状态下的变形有多种不同的计算方法可供选择。 RFEM 软件可以分别按照欧洲规范 DIN EN 1992-1-1 7.4.3 所规定的解析分析方法以及非线性数值分析方法进行计算。 两种方法都有不同的特点,可以根据具体情况或多或少地适用。 本文将概述这两种计算方法。

解析计算方法

RF-CONCRETE Deflect 是按照规范 DIN EN 1992-1-1 进行计算的解析计算。 这意味着受拉区混凝土开裂的程度通过系数 ξ 来确定。 结构体系可以位于状态 I(未开裂, ξ = 0)和状态 II(开裂, ξ = 1)之间。 在 RF-CONCRETE Deflect 中最后通过 ξ 计算得出平均刚度。 基于这些值重新计算变形。 但是由于刚度的变化,不会对内力分布进行重新计算。 因此该方法是非迭代的。 关于 RF-CONCRETE Deflect 的更多信息可以在手册 RF-CONCRETE Surfaces 的第 2.7 章中找到 [2]。

物理非线性计算方法

RF-CONCRETE NL 提供了一种物理非线性计算方法。 计算采用迭代法进行。 由荷载大小决定了内力的分布情况。 该计算作为迭代过程运行。 迭代一直进行到达到收敛准则。 如果与上一步的迭代相比,刚度或变形的变化小于收敛准则,那么就会出现这种情况。

在非线性计算中,有限元单元是分层显示的,每一层分配了不同的材料(钢筋和混凝土),并且每一层在计算过程中可以有不同的刚度(混凝土开裂)。

该主题的详细信息请参见 RF-CONCRETE Surfaces {%!

两种方法的特点比较

解析计算方法 | RF-CONCRETE挠度

一种计算速度非常快的方法,也适用于大型结构。

基于 DIN EN 1992-1-1 中的理论方法,[1] 7.4.3,该方法仅适用于受弯的构件。

“徐变”适用于整个截面,作为混凝土弹性模量的折减。

收缩产生一个附加变形,该变形附加到变形中。

物理非线性计算方法 | RF-CONCRETE NL

该方法非常精确且通用,不仅适用于主要受弯的结构构件(例如,也适用于深梁)。

徐变适用于受压区的整个截面,作为混凝土弹性模量的折减。

收缩在内部作为应变考虑,但是也可能是收缩失效。

这种计算方法比解析方法复杂的多,因此计算强度也高得多。

这些方法的应用领域

在决定在特定情况下应该使用哪种方法时,有四个准则是必不可少的。

1.荷载状况

对于其中单个构件同时承受不同的荷载的情况,应使用非线性方法,因为它不局限于受弯构件。 在这种情况下,例如悬臂楼板。

对于主要是墙体应力的结构,由于荷载状况也应该使用 RF-CONCRETE NL 的物理非线性方法进行分析。 例如在截面较深的梁中选择深梁。

2. 结构尺寸

对于大型结构,我们建议尽量避免使用物理非线性方法,因为该方法计算时间很长。

3. 精度要求

如果变形验算按欧洲规范 DIN EN 1992-1-1[1]#Refer [1]]] 7.4.1 (4),如果必须考虑下面更简单的解析方法:并且在设计计算中必须避免选择精确度过高的方法。

如果为了避免损坏相邻的构件,必须按照规范DIN EN 1992-1-1中的规定{%要查看#参见 [1]]]] 7.4.1 (5),或者如果的尺寸,但必须结合设计目的进行进一步的检查。 在某些情况下,重要的是不仅使计算得出的变形值小于所需的极限值,而且尽可能精确地确定变形。

4.考虑特殊效果

收缩在这里显得尤为重要。 在 RF-CONCRETE Deflect 中使用解析方法计算收缩附加曲率,而使用物理非线性的方法可以更精确地考虑收缩。 在 RF-CONCRETE NL 中内部荷载侧的收缩作为伸长考虑,可能导致附加曲率以及附加约束效应。 由于约束作用,收缩会导致混凝土开裂。 那么尽可能精确地显示支座就显得尤为重要,特别是水平支座。

此外,在使用物理非线性计算时,还可以确定裂缝宽度方向的附加值。 该单元分层可以计算和显示裂缝深度。


链接
参考
  1. 德儒巴软件(2017)。附加模块 RF-CONCRETE Surfaces 手册。 蒂芬巴赫 Dlubal 软件,2018 年 5 月。
  2. EN 1992-1-1 混凝土结构设计 - 第1-1部分: 一般规范和建筑规范. Beuth Publishing house GmbH


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