钢筋混凝土异形柱非线性全过程分析
|
摘要
近年来，异形柱框轻结构体系被越来越多的应用于工程实践中。本论文主要内容是对钢筋混凝土异形截面双向压弯柱(包括L形、T形、十字形柱)进行非线形全过程分析，在有关文献基础上考虑了受拉纵筋和周围混凝土的锚固滑移和混凝土应力—应变关系曲线的下降段，同时考虑到在箍筋加密区箍筋对混凝土的约束影响。通过异形柱截面的有限元单元网格划分，用数值方法编制了计算机分析程序，通过计算，可以得到以上各种截面柱的弯矩—曲率关系曲线，分析它们在延性和承载力等性能方面的差异。
本论文最后采用大型有限元程序州SYS5.7对上述几种截面柱构件也进行了分析，通过比较计算结果，得出异形截面柱延性变化规律，并检验本论文所编制分析程序的可靠度。
Lightweight framed structures with special-shaped R.C. columns are applied more and more widely in recent years. The content of the paper is nonlinear analysis of complete response process for T, L-shaped and "+" shaped section R.C. columns under axial compression and biaxial bending. On the basis of related papers, the full path of stress-strain relation of concrete and the sliding of longitudinal reinforcement anchoring are all considered, simultaneously, the restriction effect for concrete by thickening of stirrups is also included. According to generating finite element model by meshing for special-shaped section columns, a computer program using the digital iteration method for full range analysis of special-shaped columns is complied. By the analytical results, 'M-φ"' related curves are obtained, at the same time, differences of ductile behavior, and bearing capacity are analyzed.
At last this paper also analyses special-shaped section columns subjected to biaxially eccentric loading using finite element program ANSYS5.7. According to comparing of analytical results, the ductile behavior of R.C. T, L -shaped and "+"shaped columns are investigated. The reliability of analytical program compiled in the paper is verified.
本论文最后采用大型有限元程序州SYS5.7对上述几种截面柱构件也进行了分析，通过比较计算结果，得出异形截面柱延性变化规律，并检验本论文所编制分析程序的可靠度。
Lightweight framed structures with special-shaped R.C. columns are applied more and more widely in recent years. The content of the paper is nonlinear analysis of complete response process for T, L-shaped and "+" shaped section R.C. columns under axial compression and biaxial bending. On the basis of related papers, the full path of stress-strain relation of concrete and the sliding of longitudinal reinforcement anchoring are all considered, simultaneously, the restriction effect for concrete by thickening of stirrups is also included. According to generating finite element model by meshing for special-shaped section columns, a computer program using the digital iteration method for full range analysis of special-shaped columns is complied. By the analytical results, 'M-φ"' related curves are obtained, at the same time, differences of ductile behavior, and bearing capacity are analyzed.
At last this paper also analyses special-shaped section columns subjected to biaxially eccentric loading using finite element program ANSYS5.7. According to comparing of analytical results, the ductile behavior of R.C. T, L -shaped and "+"shaped columns are investigated. The reliability of analytical program compiled in the paper is verified.
引文
[1] DBJ/T15—15—95，广东省标准，钢筋混凝土异形柱设计规程[S]广州：1995
[2] DB29—16—98，天津市标准大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程[S]天津：1998
[3] DB34/222—2001，安徽省标准，安徽省异形柱框架轻质墙结构(抗震)设计规程[S]安徽：2001
[4] 何一东 钢筋混凝土异形柱实验研究 华南理工大学硕士论文，1989
[5] 申冬建 钢筋混凝土异形柱截面双向偏心受力性能及变形性能的理论研究天津大学硕士论文，1995
[6] 陈云霞、刘超等T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[7] 王振武、何培玲、赵艳静 十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[8] 魏涟、王森 对《钢筋混凝土异形柱实际规程》配筋计算方法的讨论[J] 建筑结构，2001 31(4)
[9] 高群、俞伟根 钢筋砼异形柱正截面配筋计算方法[J] 江苏建筑，2001(2)
[10] 王炜T形及L形截面双向偏压构件的强度计算[J] 结构工程师，1986(4)
[11] 肖芳、何放龙L形、T形及十字形截面钢筋混凝土异形柱配筋计算[J] 四川建筑科学研究，2002(1)
[12] 张玉秋、陈云霞 钢筋砼异截面形柱正截面承载力简化计算[J] 建筑结构，1999(1)
[13] 刘超 钢筋混凝土L形截面双向压弯构件正截面强度、延性的实验及理论研究天津大学硕士论文，1994
[14] 徐向东、康谷贻、姚石良 单周及低周反复荷载作用下T形截面框架柱受剪性能的实验研究[J] 建筑结构，1999(1)
[15] 巩长江、康谷贻、姚石良L形截面钢筋砼框架柱受剪性能的实验研究[J] 建筑结构，1999(1)
[16] 曹祖同、陈云霞等 钢筋混凝土异形柱框架节点强度的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[17] 曹万林、王光远等 周期反复荷载作用下钢筋混凝土十字形柱的性[J]
地震工程与工程振动，1994，14(3)
[18]曹万林、王光远等 不同方向周期反复荷载作用下L形柱的性能[J] 地震工程与工程振动，1995，15(1)
[19]曹万林、王光远等 不同方向周期反复荷载作用下T形柱的性能[J] 地震工程与工程振动，1995，15(4)
[20]曹万林、庞国新等 钢筋混凝土十字形柱的非线性分析[J] 世界地震工程，1995(3)
[21]曹万林、尹恩太等 钢筋混凝土L形柱的非线性分析[J]世界地震工程，1995(4)
[22]曹万林、高树军等 钢筋混凝土T形柱的非线性分析[J]世界地震工程，1996(1)
[23]王社良、陈平 钢筋混凝土双向压弯构件实验研究[J]西安冶金建筑学院学报，1994，6(2)
[24]Dundar C,Sahin B.Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Members Subject to Biaxial Bending and Axial Load.Computer and Structures,1993,49(4)
[25]赵艳静、陈云霞、王玲勇 钢筋砼异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究[J] 建筑结构，1999，1(1)
[26]何培玲、赵艳静、王振武 十字形截面钢筋混凝土双向压弯柱延性的实验及理论研究[J]建筑结构，1999，1(1)
[27]张晋、潘小华等 钢筋混凝土异形柱轴压比限制探讨[J]工程力学增刊，2001
[28]肖常安 钢筋混凝土异形柱轴压比限值分析研究[J]贵州工业大学学报，1999，28(4)
[29]朱伯龙等 钢筋混凝土非线性分析 上海：同济大学出版社，1984
[30]中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范(GBJ10—89) 北京 建筑工业出版社，1989
[31]中华人民共和国国家标准 建筑抗震设计规范(6BJ11—89) 北京 建筑工业出版社，1990
[32]王传志、腾智明 钢筋混凝土结构理论 中国建筑出版社 1985
[33]朱伯龙、吴明舜 钢筋混凝土偏心受压构件的非线形分析[J]同济大学学报，1979，1
[34]朱伯龙、吴明舜、张馄联 在周期荷载作用下钢筋混凝土构件滞回曲线考虑裂面接触效应的研究[J]同济大学学报，1980(1)
[35] S.E. Mirza, J. Houde, "Study of Bond Stress-Slip Relationships in Reinforced Concrete" Jour. ACI, 1979, JAN
[36] M. Wakabayashi, T. Nakamura, N. Yoshida, S.Iwai, Y. Watanabe, "Dynamic Loading Effects on the Structural Performance of Concrete and Steel Materials and Beams" Proc. Of Ⅶ WCEE, Vol 6, 1980.9.
[37] 陈忠汉 朱伯龙 斜向受力钢筋混凝土压弯构件的非线性分析[J]土木工程学报，1984，17(4)
[38] 肖芝兰、曾庆响 矩形截面钢筋混凝土偏心受力构件正截面受力全过程分析[J]南昌大学学报，1999，21(2)
[39] S.K. Ghosh, M. Z. Cohn: Ductility of Reinforced Concrete Sections in Combined Bending and Axial Load, Symposium on inelasticit and Nonlinearity in Structural Concrete, 1972
[40] Cheng Tzu Thomas Hsu Biaxially loaded-Shaped Reinforced Concrete Columns. Journal of Structural Engineering, 1985, 11(12)
[41] Park R, Pualay T. Reinforced Concrete Structures, 1975
[42] Dundar C, Sahin B. Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Members Subject to Biaxial Bending and Axial Load. Computer and Structures, 1993, 49(4)
[43] Mallikarjunal, Mahadevappa P. Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending -Ⅰ L-shaped Sections. Computer and Structures, 1992, 44(5)
[44] Mallikarjunal, Mahadevappa P. Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending -Ⅱ T-shaped Sections. Computer and Structures, 1993, 52(6)
[45] Cheng Tzu Thomas Hsu. T-Shaped Reinforced Concrete Members Under Biaxial Bending and Axial Compression. ACI Structure, July August, 1989
[46] 江见鲸、傅德炫等 建筑结构计算机分析及程序 清华大学出版社，1997
[47] 嘉木工作室 ANSYS5.7 有限元实例分析教程 机械工业出版社 2002
[48] 陈精一、蔡国忠 电脑辅助工程分析：ANSYS5.7使用指南 中国铁道出版社 2001
[49] 陈进、江见鲸 用ANSYS5.7软件进行薄壁梁截面几何特性的计算 交通与计算机，2001增刊(19)
[50] 何君毅、林祥都 工程结构非线形问题的数值解法 国防工业出版社1994
[51] 江见鲸 钢筋混凝土结构非线形有限元方法 陕西科学技术出版社 1994
[52] 姚谦峰、陈平 土木工程结构实验 中国建筑工业出版社2001
[53] 周苓、孙利民 钢筋混凝土结构弹塑性分析在 ANSYS中实现同济大学土木工程防灾国家重点实验室ANSYS论文集
[54] 陆新征、江见鲸 用ANSYS solid65单元分析复杂应力条件下的砼结构清华大学土木工程系ANSYS论文集
[55] Valles R E, Reinhorn A M, Kunnath S K, Li C and Madan A. IDARC2D Version 4.0:A Computer Program for the Inelastic Damage Analysis of Buildings[R]. Report No. NCEER-96-0010. National Center for Earthquake Engineering Research. State University of New York
[56] P. Plaines, T. Tassios, E. Vintzeleou, "Bond Relaxation and Bond-Slip Creep under Monotonic and Cyclic Actions", Bond in Concrete, 1982
[2] DB29—16—98，天津市标准大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程[S]天津：1998
[3] DB34/222—2001，安徽省标准，安徽省异形柱框架轻质墙结构(抗震)设计规程[S]安徽：2001
[4] 何一东 钢筋混凝土异形柱实验研究 华南理工大学硕士论文，1989
[5] 申冬建 钢筋混凝土异形柱截面双向偏心受力性能及变形性能的理论研究天津大学硕士论文，1995
[6] 陈云霞、刘超等T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[7] 王振武、何培玲、赵艳静 十字形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[8] 魏涟、王森 对《钢筋混凝土异形柱实际规程》配筋计算方法的讨论[J] 建筑结构，2001 31(4)
[9] 高群、俞伟根 钢筋砼异形柱正截面配筋计算方法[J] 江苏建筑，2001(2)
[10] 王炜T形及L形截面双向偏压构件的强度计算[J] 结构工程师，1986(4)
[11] 肖芳、何放龙L形、T形及十字形截面钢筋混凝土异形柱配筋计算[J] 四川建筑科学研究，2002(1)
[12] 张玉秋、陈云霞 钢筋砼异截面形柱正截面承载力简化计算[J] 建筑结构，1999(1)
[13] 刘超 钢筋混凝土L形截面双向压弯构件正截面强度、延性的实验及理论研究天津大学硕士论文，1994
[14] 徐向东、康谷贻、姚石良 单周及低周反复荷载作用下T形截面框架柱受剪性能的实验研究[J] 建筑结构，1999(1)
[15] 巩长江、康谷贻、姚石良L形截面钢筋砼框架柱受剪性能的实验研究[J] 建筑结构，1999(1)
[16] 曹祖同、陈云霞等 钢筋混凝土异形柱框架节点强度的研究[J] 建筑结构，1999(1)
[17] 曹万林、王光远等 周期反复荷载作用下钢筋混凝土十字形柱的性[J]
地震工程与工程振动，1994，14(3)
[18]曹万林、王光远等 不同方向周期反复荷载作用下L形柱的性能[J] 地震工程与工程振动，1995，15(1)
[19]曹万林、王光远等 不同方向周期反复荷载作用下T形柱的性能[J] 地震工程与工程振动，1995，15(4)
[20]曹万林、庞国新等 钢筋混凝土十字形柱的非线性分析[J] 世界地震工程，1995(3)
[21]曹万林、尹恩太等 钢筋混凝土L形柱的非线性分析[J]世界地震工程，1995(4)
[22]曹万林、高树军等 钢筋混凝土T形柱的非线性分析[J]世界地震工程，1996(1)
[23]王社良、陈平 钢筋混凝土双向压弯构件实验研究[J]西安冶金建筑学院学报，1994，6(2)
[24]Dundar C,Sahin B.Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Members Subject to Biaxial Bending and Axial Load.Computer and Structures,1993,49(4)
[25]赵艳静、陈云霞、王玲勇 钢筋砼异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究[J] 建筑结构，1999，1(1)
[26]何培玲、赵艳静、王振武 十字形截面钢筋混凝土双向压弯柱延性的实验及理论研究[J]建筑结构，1999，1(1)
[27]张晋、潘小华等 钢筋混凝土异形柱轴压比限制探讨[J]工程力学增刊，2001
[28]肖常安 钢筋混凝土异形柱轴压比限值分析研究[J]贵州工业大学学报，1999，28(4)
[29]朱伯龙等 钢筋混凝土非线性分析 上海：同济大学出版社，1984
[30]中华人民共和国国家标准 混凝土结构设计规范(GBJ10—89) 北京 建筑工业出版社，1989
[31]中华人民共和国国家标准 建筑抗震设计规范(6BJ11—89) 北京 建筑工业出版社，1990
[32]王传志、腾智明 钢筋混凝土结构理论 中国建筑出版社 1985
[33]朱伯龙、吴明舜 钢筋混凝土偏心受压构件的非线形分析[J]同济大学学报，1979，1
[34]朱伯龙、吴明舜、张馄联 在周期荷载作用下钢筋混凝土构件滞回曲线考虑裂面接触效应的研究[J]同济大学学报，1980(1)
[35] S.E. Mirza, J. Houde, "Study of Bond Stress-Slip Relationships in Reinforced Concrete" Jour. ACI, 1979, JAN
[36] M. Wakabayashi, T. Nakamura, N. Yoshida, S.Iwai, Y. Watanabe, "Dynamic Loading Effects on the Structural Performance of Concrete and Steel Materials and Beams" Proc. Of Ⅶ WCEE, Vol 6, 1980.9.
[37] 陈忠汉 朱伯龙 斜向受力钢筋混凝土压弯构件的非线性分析[J]土木工程学报，1984，17(4)
[38] 肖芝兰、曾庆响 矩形截面钢筋混凝土偏心受力构件正截面受力全过程分析[J]南昌大学学报，1999，21(2)
[39] S.K. Ghosh, M. Z. Cohn: Ductility of Reinforced Concrete Sections in Combined Bending and Axial Load, Symposium on inelasticit and Nonlinearity in Structural Concrete, 1972
[40] Cheng Tzu Thomas Hsu Biaxially loaded-Shaped Reinforced Concrete Columns. Journal of Structural Engineering, 1985, 11(12)
[41] Park R, Pualay T. Reinforced Concrete Structures, 1975
[42] Dundar C, Sahin B. Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Members Subject to Biaxial Bending and Axial Load. Computer and Structures, 1993, 49(4)
[43] Mallikarjunal, Mahadevappa P. Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending -Ⅰ L-shaped Sections. Computer and Structures, 1992, 44(5)
[44] Mallikarjunal, Mahadevappa P. Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending -Ⅱ T-shaped Sections. Computer and Structures, 1993, 52(6)
[45] Cheng Tzu Thomas Hsu. T-Shaped Reinforced Concrete Members Under Biaxial Bending and Axial Compression. ACI Structure, July August, 1989
[46] 江见鲸、傅德炫等 建筑结构计算机分析及程序 清华大学出版社，1997
[47] 嘉木工作室 ANSYS5.7 有限元实例分析教程 机械工业出版社 2002
[48] 陈精一、蔡国忠 电脑辅助工程分析：ANSYS5.7使用指南 中国铁道出版社 2001
[49] 陈进、江见鲸 用ANSYS5.7软件进行薄壁梁截面几何特性的计算 交通与计算机，2001增刊(19)
[50] 何君毅、林祥都 工程结构非线形问题的数值解法 国防工业出版社1994
[51] 江见鲸 钢筋混凝土结构非线形有限元方法 陕西科学技术出版社 1994
[52] 姚谦峰、陈平 土木工程结构实验 中国建筑工业出版社2001
[53] 周苓、孙利民 钢筋混凝土结构弹塑性分析在 ANSYS中实现同济大学土木工程防灾国家重点实验室ANSYS论文集
[54] 陆新征、江见鲸 用ANSYS solid65单元分析复杂应力条件下的砼结构清华大学土木工程系ANSYS论文集
[55] Valles R E, Reinhorn A M, Kunnath S K, Li C and Madan A. IDARC2D Version 4.0:A Computer Program for the Inelastic Damage Analysis of Buildings[R]. Report No. NCEER-96-0010. National Center for Earthquake Engineering Research. State University of New York
[56] P. Plaines, T. Tassios, E. Vintzeleou, "Bond Relaxation and Bond-Slip Creep under Monotonic and Cyclic Actions", Bond in Concrete, 1982