粘钢加固楼板开洞有限元分析

粘钢加固楼板开洞有限元分析 第32卷第16期 ? 42?2006年8月 山西建筑 SHANXIARCHITECrURE V01.32No.16 Aug.2006 6825(2006)16.0042.02 文章编号:1009— 粘钢加固楼板开洞有限元分析 赵一骏李骁春 摘要:结合实际工程,采用有限元法确定楼板开洞后荷载计算值,以确定粘钢加固 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,同时对加固方案进行承载力计 算和正常使用开裂验算,为施工 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 提出了一些建议,可供类似的改造加固工程参 考. 关键词:楼板开洞,粘钢加固,有限元法 中图分类号:TU375.1文献标识码:A 规整形状钢筋混凝土板的分析及其极限承载力确定已有较 为成熟的方法,但对于开洞后的混凝土板极限承载力分析和计 算,目前尚缺乏定量分析和较精确合理的方法,一般采用非常粗 略的处理方法,只从构造上定性的加强…1.此外,已建楼板开洞 的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 就更为复杂,特别是当洞口较大时,楼板的结构形式发生 改变,内力发生重分布,控制内力很难确定,但此问题在改造工程 中却又较为常见. 粘贴钢板是楼板开洞时经常采用的一种加固方法,通常的做 法是:当洞口宽度小于500nllTl时,粘钢一般位于楼板下,粘钢应 达到洞口加筋的效应;当洞口宽度大于500nllTl时,粘钢应达到洞 边加小梁的效应.然而这些规定都是靠工程经验确定,缺乏理论 分析和试验依据,对钢板厚度,宽度等都未做出具体规定. 文中结合某实际工程,应用通用有限元软件ANSYS进行分 析,计算出开洞后控制弯矩设计值,为加固设计提供设计依据,并 对加固后的结构进行验算分析. 1工程概况 某工程房间开问为3600×5600舢n2,由于改建需要,要开 1100×3200舢n2洞口一个,洞口面积占楼面面积的17.5%,如 图1所示.原设计情况如下,荷载 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值恒载取4.5kN/m2,活载 取2.0kN/m2,楼板厚100nllTl,z方向配筋,I,lo@200,Y方向,I,lo @100. I — 一 上下牯/ btrim厚钢板洞口是是量/ ll00 n卜-n 0ln'll厚钢 上r桕/— —— I4m厚钢棱 毫I一 3600 3600 图1工程概况图 2有限元分析 开洞楼板内力的理论计算和分析较为困难,而采用有限元数 值计算就较为方便,文中采用通用有限元软件ANSYS对此问题 进行计算. 2.1ANSYS选用单元及材料参数 ANSYS通用有限元软件中提供大量可选用的单元,在分析中 主要采用以下四种单元,Sheu99线性层状壳单元,Solide65三维混 凝土单元,Solide45三维结构单元,以及Link8三维杆单元. JAN42005 20:57:34 N】】^L1UnCN SrEP=1 9UB=l 11=l (act;) RSYS=0 R栩日D}Ii ?口r=1 AV1ES=Ml毗 ?=伽027l, SMN=一.842E+07 = 791E+07 ZV:1 Dl5r=3.08 XF=18 YF=28 ZF=.139999 A:一.72歪+07 B:一.49匝+07 C:一.25匝+07 D=一2003 E=.20啦+07 F=441E+07 G=f5E+07 图2开洞后方向应力等值线 JAN42005 20:58:捣 N】】^L1UnCN SrEP=1 StB=l 11=l SY(^G) RSYS=0 RBGfa口 ?口r=1 A=M CMK=.0?27l SMN=一5l哑:+07 = 48fie+町 ZV=1 Dl5r:3.08 XF=18 YF=28 ZF:l39999 A=一槐+07 B=一298E+07 C=一lS7E+07 D=一l52745 E=12匝+07 F=.2抚+07 G:.d0览+07 图3开洞后Y方向应力等值线. Shell99线性层状单元最多可由250层不同材料组成,各节点 有z,Y,方向位移和转角自由度,可直接计算出弯矩,在文中模 拟考虑钢筋的楼板,以及粘结钢板的楼板,分析开洞及加固楼板 承载力. 而实体单元及线单元用于模拟正常使用阶段楼板的混凝土, 钢筋及钢板,以验算楼板是否开裂及应力分布.Solid65三维混凝 土单元有两种用法:1)和一般的8节点,空间实体单元Solid45相 同的实体单元模型,但是加入了混凝土的三维强度准则;2)由弥 散钢筋单元组成的整体式钢筋模型,它可以在三维空间的不同方 向分别设定钢筋的位置,角度,配筋率等参数.在计算中采用第一 收稿日期:2006.02.23 作者简介:赵一骏(1978.),男,助工,中国船舶第九设计院,上海200064 李骁春(1979.),男,河海大学土木工程学院硕士研究生,江苏南京210098 第32卷第16期 2006年8月 山西建筑 SHANXIARCHITEc丁URE Vo1.32No.16 Aug.2006?43? 文章编号:1009.6825(2006)16.0043.02 浅谈房屋变形缝的设置 李小梅 摘要:介绍了房屋变形缝的作用,分别阐述了伸缩缝,沉降缝,防震缝三种类型变形 缝的设置原理,设置部位及缝宽,并 对后浇带进行了 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 ,以达到变形缝准确留设的目的. 关键词:房屋变形缝,设置原理,设置部位 中图分类号:TU311.2文献标识码:A 在工程实践中,常会遇到不同大小,不同体型,不同层高,建在 不同地质条件上的建筑物,由于气温变化或建筑物不均匀沉降或 地震冲击作用的影响,很容易引起建筑物开裂甚至破坏.房屋变 形缝就是为了避免和减少这方面的破坏,而人为设置在房屋建筑 中的缝隙.房屋变形缝分为三种类型即伸缩缝,沉降缝和防震缝. 1伸缩缝(温度变形缝) 1.1伸缩缝设置原理 建筑材料和构配件受寒暑气温变化的影响,引起胀缩变形, 建筑的长度越长,变形越大,变形受到约束,就会在房屋的某些构 件中产生应力,从而导致破坏.为此在房屋中设伸缩缝,使缝间 房屋的长度不超过某一限值,其变形值就较小,所产生的温度应 力也很小,这样就不会产生破坏. 根据材料特性和结构类型的胀缩指数而制定的分类允许范 围就是温度区间,其空隙就是伸缩缝宽度.两个伸缩缝间的允许 距离,即温度区段的长度,也就是伸缩缝间距.伸缩缝要从房屋 基础的顶面开始,在墙体,楼地层和屋顶中均应设置.埋在地下 的基础,因受气温影响很小,故基础部分可不设伸缩缝. 1.2伸缩缝设置间距及宽度 1)钢筋混凝土结构房屋伸缩缝最大间距见表1. 2)砌体结构房屋伸缩缝最大间距见表2. 一 种用法,混凝土应力一应变曲线采用Rusch建议的模型,上升 段为二次抛物线,下降段为水平直线.Solid45三维结构单元,8 节点单元,各节点有z,Y,三个方向的自由度,用于模拟正常使 用阶段的钢板.用空间杆单元Link8建立钢筋模型,混凝土单元 共用节点,简化计算不考虑混凝土与钢筋间的粘结与滑移,单独 建立钢筋单元可任意布置钢筋并可直观地获得钢筋的内力,缺点 是建模比整体式模型复杂,需要考虑共用节点的位置,且容易出 现应力集中拉坏混凝土的问题,钢筋的应力一应变关系采用双直 线,及完全弹塑性模型. 混凝土初始切线弹性模量Ec=1.8×10MPa,峰值抗压强度 =18.5MPa,峰值压应变,0=0.002,极限压应变,=0.0033, 抗压强度=1.75MPa,钢筋混凝土材料的容重y:25kN/m3,钢 筋及钢板的弹性模量E=2.1×105MPa,极限抗拉强度= 210MPa 表1楼板z.Y方向弯矩计算值 计算方法M#N'm^/N?m挠度/m 未开洞*有限元3992/一8O551203/58420.0014 查表3991.91200.6O.oo14 未开洞有限元3991.91202.70.00137 开洞后有限元6613/110744798/7434000327 粘钢后有限元5134/107214792/8O430.00386 注:*未考虑钢筋作用 2.2计算及分析 对未开洞,开洞,粘钢加固楼板分别进行计算,计算结果见表1. 首先,对未开洞楼板进行分析,通过查《双向板计算系数表》 的计算结果与有限元结果相比较,验证了有限元计算的正确性. 同时,考虑楼板配筋增加了楼板刚度,只是减少了楼板挠度. 楼板开洞后,楼板结构发生改变,从图2--图3及表1可以看 出,z方向最大弯矩增加了近一倍,而Y方向最大弯矩比未开洞 时增加了一倍多,洞口角部应力集中明显. 粘钢板加固后,z方向最大弯矩减少到4.5kN?m,Y方向最 大弯矩增加到5.0kN?m,从表1可以看出,粘结钢板起到加固小 梁的作用,改变了楼板的受力结构.根据配筋计算得到满足承载 力. 3结语 文中采用有限元ANSYS对楼板开洞粘钢加固结构进行的分 析计算,认为洞口大小在一定范围内,粘钢可以改变开洞楼板的 结构受力特征,但洞口的大小达到一定程度时,粘钢加固的作用 就较为有限了. 参考文献: [1]国振喜.实用钢筋混凝土结构设计构造手册[M].北京:中国 建筑工业出版社,1991.162—168. [2]滕智明.混凝土结构及砌体结构[M].北京:中国建筑工业出 版社.1995.69—70. FEManalysisofthefloorwithopeningreinforcedbysteel-bonded ZHAOYi-jlmLIXiao-chun Abstract:Basedonapracticalproject,thecalculationvalueof1oMingiscomputedbyFEM,a ndtheblueprintofsteel—bondedis1aidout.The bearingcapacityafterreinforcementhasbeenanalyzed,aswellasthecrackingcheckinnatura lserviceperiod.Someadviceisputforwardfor thedesignandconstructionandprovidesreferencetosimilarengineeringapplications. Keywords:floorwithopening,stee1.bondedreinforcement,FEM 收稿日期:2o06-02-28 作者简介:李小梅(1970.),女,讲师,太原市城市职业技术学院,山西太原030027