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混凝土构件的配筋率与徐变分析
创建者:张志国,编辑者:张志国,最近更新:2019/04/01 11:37:13

问题描述: 

       请问,如何在 SAP2000 中考虑混凝土构件的配筋率对徐变分析的影响? 

解答: 

       在 SAP2000 v20 及后续版本中,用户可针对混凝土构件(包括杆件和板壳)指定用于徐变分析的纵向配筋率,以此考虑混凝土配筋对其徐变效应的影响,如下所示。具体操作路径为:【指定>框架>配筋率-徐变分析】或【指定>面/面积>配筋率-徐变分析】。

       对于混凝土构件的徐变效应,SAP2000 引入配筋修正系数(Steel Reinforcement Correction FactorRcf,用于考虑在徐变分析中混凝土配筋对其应变的影响。具体来讲,Rcf 为徐变分析的每个分析步中应变增量的缩放系数。例如,在 ti-1 ti 之间的分析步中,混凝土配筋对应变增量的调整如下所示。

                

       其中,εcc(ti) εcc(ti-1) 分别为 ti ti-1 时刻的总应变。Rcf (ti-1, ti) 的计算公式如下所示:

                

       其中,ρgen 称为广义配筋率。对于混凝土徐变引起的轴向应变,广义配筋率等于纵向配筋率,即:钢筋面积与截面毛面积的比值。n(ti-1, ti) 为钢筋刚度与混凝土刚度的比值,计算公式如下所示:

                

       关于混凝土构件的配筋率对其徐变影响的更多内容,详见 SAP2000 技术手册《S-TN-ECS-001》,默认安装路径为:c:\Program Files\Computers and Structures\SAP2000 21\Manuals\Technical Notes。

       最后,为了验证上述配筋率对混凝土徐变的影响,对比如下所示的两根悬臂梁在水平拉力作用下的自由端位移。注意,此二者除用于徐变分析的配筋率有所不同(0.01 vs 0.00)外,其它因素(包括构件、荷载及支座条件等)完全相同。

       从下图所示的『位移-时间』曲线可以看出,指定混凝土配筋率为 0.01 的悬臂梁(#59)在水平拉力(100kN)作用下,其自由端(#38 节点)位移小于零配筋率的悬臂梁(#33),且时间越长二者差距越大。这表明,混凝土构件的配筋可以有效延缓或减小由于徐变效应而产生的附加应变。

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