钢筋混凝土剪力墙平面外稳定问题的有限元分析
范凌峰，朱召泉
河海大学土木工程系，南京 (210098)
E-mail：power8398@https://www.doczj.com/doc/701775672.html,
摘 要：钢筋混凝土剪力墙作为一种合理有效的抗侧力构件形式，在工程中得到了广泛的应用。但在其墙身平面外抗侧刚度的性能研究还不够深入。本文利用非线性有限元分析方法对某整体剪力墙进行了弹塑性分析，研究了剪力墙厚度、体积配筋率以及边缘构件的影响，并对工程设计提出了建议。
关键词：剪力墙，平面外，稳定，有限元
1．引言
剪力墙结构是用于承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构，也称为抗震墙结构，整体性好，承载力及侧向刚度大。结构设计时，剪力墙按平面构件考虑，其自身平面内有较大的承载力和刚度，平面外的承载力和刚度小，一般不考虑剪力墙平面外的承载力和刚度。但是在有些大空间结构中，楼板的跨度较大，在支承剪力墙处作用的弯矩很大，且上部传下很大的竖向荷载，此时剪力墙类似一压弯构件。当剪力墙厚度很薄时，剪力墙可能出现平面外失稳的问题。本文利用非线性有限元分析方法对某底层整体剪力墙进行了弹塑性分析，研究了剪力墙厚度、体积配筋率以及边缘构件的影响，并对工程设计提出了建议[1]。
2．有限元模型
某16层剪力墙结构，底层层高3200mm，单片墙墙肢跨度为4200mm。采用C30级混凝土，墙肢的分布钢筋采用HPB235级钢筋。剪力墙承受上部传来恒定的轴压力N=500kN，弯矩由二层楼板作用产生，通过逐级施加弯矩M来分析剪力墙的平面外失稳情况。
利用通用有限元分析软件ANSYS建立有限元分析模型。取单片剪力墙(见图1)，跨长为4200mm，高为3200mm，厚度为t。采用了三维8节点等参元SOLID65，钢筋混凝土剪力墙有限元模型采用整体式模型，将钢筋分布于剪力墙单元中。假设混凝土和剪力墙纵横向分布钢筋粘结很好，并将单元视为连续均匀材料。混凝土采用William-Warnke五参数强度模型失效准则。分布钢筋分析时简化为理想弹塑性模型，采用Von Mises屈服准则，为双线性各向同性硬化材料。
材料性能：
(1)混凝土弹性模量E=2.4x104MPa，泊松比ν=0.2，单轴抗拉强度t f=1.43MPa，裂缝张开传递系数0.35，裂缝闭合传递系数1，关闭压碎开关。
(2)分布钢筋弹性模量E=2x105MPa，泊松比ν=0.25，屈服应力y f=210MPa，配筋率为VR，沿长度方向和高度方向放置钢筋[4][5]。
钢筋混凝土剪力墙的有限元模型(见图2)。
图1 单片剪力墙尺寸图图2 有限元模型的网格
3．计算结果及分析
3.1 墙肢厚度t的影响
对此单片剪力墙墙肢厚度t分别取100mm、150mm、200mm、250mm、300mm进行了分析，体积配筋率取0.2%。为简化研究，剪力墙采用铰支支座形式，并在上下两端截面施加轴向力N=500kN，通过逐步施加载均布弯矩M来分析得到剪力墙弯矩M—临界荷载Pcr 曲线图，由于轴向力N大小恒定，剪力墙失稳的临界荷载与作用的弯矩M直接相关，先将轴力和弯矩作为剪力墙的预加荷载作用，求解出预应力，再在此基础上进行屈曲分析就可以得到不同弯矩作用下剪力墙失稳的临界荷载Pcr。M—Pcr曲线如图3所示，随着剪力墙厚度的不断变大，同样大小的弯矩作用下，剪力墙的临界承载力越来越高，即剪力墙抵抗平面外失稳的能力越强。由图3各个曲线的比较还可以看出，当剪力墙厚度为100mm时，极限临界荷载过低。当厚度为150mm，200mm时,极限临界荷载提高很大，当弯矩低于某一较小值时，临界荷载值保持相对值不变，如剪力墙厚度为200mm的M—Pcr曲线，当M小于5000N·mm，临界荷载都大约为210N。而当厚度为250mm，300mm时，极限临界荷载很高。从本文仅考虑剪力墙平面外失稳的角度来看，剪力墙的厚度宜取150mm~300mm，这与《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002》[2]不考虑抗震要求的剪力墙最小厚度相差不大，也就是按照《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002》取值一般情况下是能满足平面外稳定的要求。当然考虑到工程中实际施工，轴压比数值限制，抗震要求等情况，实际工程中截面尺寸选取应结合以上要求综合考虑选用。
图3 墙厚变化引起弯矩—临界荷载图图4 体积配筋率变化引起弯矩—临界荷载图3. 2 体积配筋率VR的影响
为研究体积配筋率对钢筋混凝土剪力墙平面外稳定的影响，剪力墙厚度取为200mm，
纵横向的体积配筋率各分别取为0.1%，0.15%，0.20%，0.25%，0.3%进行分析，支座约束、荷载大小与加载情况均同3.1节中所列。所得剪力墙弯矩M—临界荷载Pcr曲线如图4所示，随体积配筋率的不断增大，同样弯矩作用下极限临界承载力不断增大，剪力墙抵抗出平面失稳能力加强，可见体积配筋率的增加对减少剪力墙挠度和延缓失稳是很有效的。
由图4可以看出当弯矩较小时，如当小于4000N·mm时，几种配筋率下算得的剪力墙临界荷载相差并不大，但是当作用的弯矩不断增大到6000N·mm时，几种配筋率不同而临界荷载就差别很大，体积配筋率为0.1%和0.15%相对比较低，在抵抗大的弯矩作用下平面外稳定能力就变差。所以要求一般钢筋混凝土剪力墙竖向和横向分布钢筋配筋率不小于0.2%，有抗震要求的剪力墙结构还要适当增大配筋率。在实际工程中当其它尺寸要求受到限制时可以适当增大体积配筋率来增加其平面外稳定的能力，以控制剪力墙平面外稳定。
3.3剪力墙边缘构件的影响
剪力墙的边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱、和翼墙，其箍筋较多，对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋较少，对混凝土的约束较差[1][3]。为简化研究边缘构件对剪力墙平面外稳定的影响，本文采用了构造约束边缘构件中翼墙的形式来分析，具体的剪力墙增加翼墙形式如图5和图6。
图5 T型剪力墙的有限元网格图6 槽型剪力墙的有限元网格剪力墙厚度取200mm，体积配筋率为0.2%，T型翼墙在剪力墙一端的两侧各布置长400mm，高3200mm，厚160mm的翼墙，纵横向体积配筋率为0.2%；槽形翼墙在剪力墙的两端的同一侧布置长400mm，厚160mm的翼墙，纵横向体积配筋率为0.2%。其它取值同3.1节中所列。计算结果如图7所示，单片整体的一字型剪力墙承载力较T型和槽型剪力
墙低，特别是当弯矩小于6000N·mm时，尤Array为明显，有边缘构件的剪力墙的临界荷载接近一
字型剪力墙的两倍，且还有增大的趋势；由于T
型剪力墙的翼墙都设置在剪力墙的一端，造成一
端约束较强另一端约束较弱，而槽型剪力墙的翼
墙分别设置在剪力墙的两端，大小配筋都与T型
剪力墙的翼墙相同，但效果略好些。所以，在不
影响底层空间使用的情况下，加翼墙对剪力墙平
面外失稳影响有很大的缓解，使剪力墙不再是单图7 剪力墙形式引起弯矩—临界荷载图一字型，变成了T型或槽型，受力情况大大改善，
工程设计中应注意这个问题。
4．结论
本文利用通用大型有限元分析软件ANSYS对某整体剪力墙进行了非线性分析，研究了剪力墙厚度、体积配筋率以及边缘构件的影响，所得结论和建议如下：
1) 随着剪力墙厚度的不断变大，剪力墙稳定的临界承载力越来越高，从本文仅考虑剪力墙平面外失稳的角度来看剪力墙的厚度宜取150mm~300mm，与《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002》不考虑抗震要求的剪力墙最小厚度相差不大，按《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3—2002》取值一般情况下是能满足平面外稳定的要求。
2) 随着体积配筋率的不断增大，剪力墙抵抗出平面失稳能力增强，体积配筋率的增加对减少剪力墙挠度和延缓失稳是很有效的。一般钢筋混凝土剪力墙竖向和横向分布钢筋配筋率不宜小于0.2%，有抗震要求的剪力墙结构还要适当增大配筋率，以控制剪力墙平面外稳定。
3) 在不影响底层空间使用的情况下，加翼墙等边缘构件对剪力墙平面外稳定性有很大帮助，使剪力墙不再是单一字型，变成了T型或槽型等形式，受力情况大大改善，分析表明槽型剪力墙比T型剪力墙的承载力还略高些，工程中应注意设置剪力墙边缘构件。
参考文献
[1] 黄东升．剪力墙结构的分析与设计[M]．中国水利水电出版社．2006年1月
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002)[M] ．中国建筑工业出版社，2002
[3] 方鄂华．高层建筑钢筋混凝土结构概念设计[M]．机械工业出版社．2005年4月
[4]尚晓江，邱峰等．ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M]．中国水利水电出版社．2006年1月
[5] 郝文化等．ANSYS土木工程应用实例[M]．中国水利水电出版社．2005年1月
Finite Element Analysis of Out-Plane Stability of Reinforced
Concrete Shear Wall
Fan Lingfeng，Zhu Zhaoquan
Dept．of Civil Eng．，Hohai University，Nanjing (210098)
Abstract
Reinforced concrete shear wall is considered as a reasonable and effective structure member of lateral force resistance, and has been widely applied in engineering projects. However, research on out-plane lateral stiffness of shear wall needs to be investigated further. In order to analyze the influence of wall thickness, volume ratio and margin element, a integral shear wall is studied through nonlinear finite element analysis. And some suggestions to design practice are put forward.
Keywords：shear wall，out-plane，stability，finite element
作者简介：范凌峰，男，1982年生，硕士研究生，主要研究方向是钢结构。
部分框支剪力墙结构 一、结构布置 1. 底部转换层的设置高度 研究得出，底部转换层位置越高，转换层上、下刚度突变越大，转换层上、下内力传递途径的突变越加剧，落地剪力墙或筒体易出现受弯裂缝，而使框支柱内力增大，转换层上部附近墙体易破坏，因此，转换层越高，对抗震越不利，因此规定9度区不应采用此结构。 “高规”第10.2.2条规定：对部分框支剪力墙结构，转换层设置高度8度时不宜超过3层，7度时不宜超过5层，6度时可适当提高。 对于底部带核心筒的转换层框架核心筒结构和外框为密柱框架的筒中筒结构，由于其转换层上、下的刚度突变不明显，转换层上、下层内力传递途径突变的程度也小于框支剪力墙结构，转换层的高度对这两种结构影响不如框支剪力墙结构严重，因此，对这两种结构的转换层位置，可比框支剪力墙结构适当提高。但当底部带转换层的筒中筒结构外筒由剪力墙组成的壁式框架时，其转换层上、下层的刚度突变及内力传递途径程度与框支剪力墙结构相近，因此，其设置高度限制同框支剪力墙结构。 2. 转换层上、下刚度突变的控制 带转换层结构应使转换层下部结构的抗侧刚度接近转换层上部邻近结构的抗侧刚度，不发生明显的刚度突变，不应使转换层下部结构成为柔软层，因底部柔软层房屋在大地震中的倒塌十分普遍。 转换层上部结构的侧向刚度与下部结构的侧向刚度比应符合下列规定： 1） 底部大空间为1层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2，γ可按下列公式计算 2 11122h h A G A G ?=γ……………………………………(1) ci i wi i A C A A += (i=1.2)……………………(2) 2)(5.2i ci i h h C = (i=1.2)……………………(3) 式中：1G 、2G ——底层和转换层上层的混凝土剪变模量 1A 、2A ——底层和转换层上层的折算抗剪截面面积，可按（2）式计算。
第三节钢筋混凝土剪力墙结构 一、剪力墙结构的受力与震害特点 (一)受力特点 开洞剪力墙由墙肢和连梁两种构件组成，不开洞的剪力墙仅有墙肢。按墙面 开洞情况，剪力墙可分为四类： (1)整截面剪力墙，即不开洞或开洞面积不大于15％的墙(图5—32a)； (2)整体小即剪力墙，即开洞面积大于15％，但仍较小的墙(图5—32b)； (3)双肢及多肢剪力墙，即开口较大、洞口成列布置的剪力墙(图5-32c)； (4)壁式框架，即洞口尺寸大，连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙(图 5-32d)。； 图5-32 剪力墙的类型 (o)整截面剪力墙；(^)整体小开口剪力墙；(c)双肢及多肢剪力墙；(d)壁式框架 在水平荷载作用下，整截面剪力墙如同一片整体的悬臂墙，在墙肢的整个高 度上，弯矩图既不突变，也无反弯点，剪力墙的变形以弯曲型为主(图5-32a)； 整体小开口剪力墙的弯矩图在连梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有或仅仅 在个别楼层中出现反弯点，剪力墙的变形仍以弯曲型为主(图5-32b)；双肢及多 肢剪力墙与整体小开口剪力墙相似(图5—32c)；壁式框架柱的弯矩图在楼层处有 突变，且在大多数楼层出现反弯点，剪力墙的变形以剪切型为主(图5-32d)。 在竖向荷载作用下，连梁内将产生弯矩，而墙肢内主要产生轴力。当纵墙和横墙整体联结时，荷载可以相互扩散。因此，在楼板下一定距离以外，可认为竖 向荷载在纵、横墙内均匀分布。 在竖向荷载和水平荷载共同作用下，悬臂墙的墙肢为压、弯、剪构件，而开 洞剪力墙的墙肢可能是压、弯、剪构件，也可能是拉、弯、剪构件。
连梁及墙肢的特点都是宽而薄，这类构件对剪切变形敏感，容易出现斜裂 缝，容易出现脆性的剪切破坏。根据剪力墙高度H与剪力墙截面高度／l的比值， 剪力墙可分为高墙(H／A≥3)、中高墙(1．5≤H／A<3)和矮墙(H／A<1．5)。 三种墙典型的裂缝分布如图5—33。在抗震结构中应尽量避免采用矮墙，以保证 结构延性。 图5-33 剪力墙的裂缝分布 (d)高墙；(^)中高墙；(‘)矮墙 开洞剪力墙中，由于洞口应力集中，很容易在连梁端部形成垂直方向的弯曲 裂缝。当连梁跨高比较大时，梁以受弯为主，可能出现弯曲破坏。剪跨比较小的 高梁，除了端部很容易出现垂直的弯曲裂缝外，还很容易出现斜向的剪切裂缝。 当抗剪箍筋不足或剪应力过大时，可能很早就出现剪切破坏，使墙肢间丧失联 系，剪力墙承载能力降低。开口剪力墙的底层墙肢内力最大，容易在墙肢底部出 现裂缝及破坏。在水平力作用下受拉的墙肢往往轴压力较小，有时甚至出现拉 力，墙肢底部很容易出现水平裂缝。 (二)震害特点 钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能远比纯框架结构好，其主要震害是连梁和 墙肢底层的破坏。开洞的剪力墙中，由于洞口应力集中，连系梁端部极为敏感， 在约束弯矩作用下，很容易形成垂直方向的弯曲裂缝，另外，墙肢之间的连梁相 对刚度小，是剪力墙的变形集中处，故连梁很容易产生剪切破坏；开口剪力墙的 底层墙肢内力最大，容易在墙肢底部出现裂缝及破坏，表现为受压区混凝土大片 压碎剥落，钢筋压屈。 二、设计规定与构造措施 (一)混凝土强度等级及墙厚 为保证钢筋混凝土剪力墙的承载能力和变形能力，非抗震设计剪力墙的混凝 土强度等级不宜低于C20，抗震设计剪力墙的混凝土强度等级不应低于C20。 剪力墙的厚度不应太小，以保证墙体出平面的刚度和稳定性，以及浇筑混凝土的质量。非抗震设计和抗震等级为三、四级的钢筋混凝土剪力墙的截面厚度不 应小于楼层净高的l／z5，也不应小于140mm。抗震等级为一、二级的钢筋混凝 土剪力墙的截面厚度不应小于楼层净高的1／20，也不应小于160mm。剪力墙底
ABAQUS中的钢筋混凝土剪力墙建模 曲哲 2006-5-29 一、试验标定 选用ABAQUS中的塑性损伤混凝土本构模型，分离式钢筋建模，建立平面应力模型模拟钢筋混凝土剪力墙的单调受力行为。李宏男（2004）本可以提供比较理想的基准试验。然而计算发现，该文中试验记录的初始刚度普遍偏小，仅为弹性分析结果的1/5~1/8，原因不明，故此处不予采用。左晓宝（2001）研究了小剪跨比开缝墙的低周滞回性能，其中有一片整体墙作为对照试件，本文仅以这片墙为基准标定有限元模型。 图1：剪力墙尺寸与配筋 该试件尺寸及配筋如图1所示。墙全高750mm，宽800mm，厚75mm，墙内布有间距φ6@100的分布钢筋，墙两端设有暗柱。混凝土立方体抗压强度为54.9MPa，钢筋均为一级光圆筋。 （a）墙体分区及网格（b）钢筋网 图2：ABAQUS中的有限元模型 剪力墙采用平面应力八节点全积分单元，墙上下两端各加设100mm高的弹性梁。钢筋采用两节点梁单元，通过Embed方式内嵌于墙体内。模型网格及外观如图2所示。墙下弹性梁底面嵌固。分析中，先在墙顶施加160kN均布轴压力，再在墙上方弹性梁的左端缓缓施加位移荷载。 ABAQUS中损伤模型各参数取值如表1、图3所示。未说明的参数均使用ABAQUS默认值。
表1：有限元模型材料属性 混凝土 钢筋 材料非线性模型 Damaged Plasticity Plasticity 初始弹性模量（GPa ） 38.1 210 泊松比 0.2 0.3 膨胀角（deg ） 50 初始屈服应力（MPa ） 13 235 峰值压应力（MPa ） 44 峰值压应变（με） 2000 峰值拉应力（MPa ） 3.65 注：其中混凝土弹性模量为文献中提供的试验值，其余均为估计值。 （a ）压应力-塑性应变曲线 （b ）拉应力-非弹性应变曲线 （c ）受拉损伤指标-开裂应变曲线 图3：混凝土塑性硬化及损伤参数 ABAQUS 的混凝土塑性损伤模型用两个硬化参数分别控制混凝土的拉压行为，同时可以分别引入受压和受拉损伤指标。本文受压硬化曲线采用Saenz 曲线（式1），可用表1中列出的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变唯一确定。受拉软化曲线采用Gopalaratnam 和Shah （1985）曲线（式2），并采取江见鲸建议参数k =63，λ=1.01，如图3（b ）所示。本文模型只定义受拉损伤指标，损伤指标随开裂应变的变化如图3（c ）所示，当开裂应变小于0.0014时，损伤指标线性增大，开裂应变超过0.0014后，损伤指标保持固定值0.6。 02 0000012c c c c E E εσεεεσεε= ??????+?+???????????? （1） e k t t f λ ωσ?= （2） 图4比较了采用4节点单元和8节点单元得到的剪力墙荷载-位移曲线，并同时画出了 文献中提供的荷载-位移骨架线。可见8节点单元模型的计算结果较4节点单元模型更加平滑顺畅，下降段也比较稳定。二者在达到峰值之前差别不大，但软化行为则相差较多。这可能与基于开裂应变定义的损伤指标引入的网格依赖性有关，本文对此不做深入讨论。 与试验曲线相比，有限元分析得到的荷载-位移曲线初始刚度略大，且墙底开裂（图中1点）时刚度退化不如试验中显著，导致之后的分析结果位移偏小。受拉侧钢筋屈服后计算得到的刚度与试验曲线比较接近，不久主斜裂缝的出现使墙的承载力进入软化段，被主要裂缝穿过的钢筋均进行屈服段。软化过程中墙体形成了新的主斜裂缝并最终沿这条主斜裂缝破坏。图5、6分别展示了剪力墙在受力全过程中关键点处的混凝土主拉应变和钢筋大主应力。 与试验曲线相比，计算结果刚度偏差较大，承载力基本一致。
钢筋混凝土剪力墙结构施工质量控制措施 摘要：文章介绍了建筑的钢筋混凝土剪力墙的分类及优缺点，并以混凝土施工的质量控制流程为主线，结合施工实例，对混凝土施工中的材料选取、施工控制要素进行了分析，供广大施工人员参考。关键词：混凝土剪力墙；施工质量；施工材料；施工建筑 中图分类号：tu974 文献标识码：a 文章编号：1009-2374（2012）22-0092-031 概述 目前，我国的高层及超高层建筑的数量越来越多，而剪力墙结构在高层建筑中得到了较为广泛的应用。建筑的结构墙体分为两类：一是承重墙，它主要承受来自建筑自重的竖向力，一般由砌体或钢筯混凝土现浇制成；二是剪力墙，剪力墙是用来承受风荷载、地震作用力等水平作用力的墙，因此又称其为抗风墙或抗震墙。现代建筑为了保证剪力墙的强度，较为广泛地采用了高强混凝土作为结构材料。高强度混凝土剪力墙具有强度高、用料省的优点，但施工质量不易控制，因此，在施工时应采取一定的措施保证高强混凝土剪力墙的施工质量。 2 剪力墙结构的分类及优点 剪力墙的种类很多，主要有三种不同的分类方法。根据所采用的结构材料，可分为配筋砌块剪力墙、钢筋砼现浇剪力墙等。按剪力墙的洞口的大小以及数量可分为整体式剪力墙、框架剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙等。根据墙体的受力性能的不同，可以将其分
为壁式框架、独立墙体、连肢剪力墙、整体小开口剪力墙和整截面剪力墙等。 随着新材料、新技术及新工艺在建筑施工上的应用，人们对现代建筑的空间要求也越来越高，而在板梁结构建筑中，梁体外露是无法避免的，若以吊顶方式遮蔽，则会大大减少层高净空，给人以压抑和不舒适感。剪力墙配合楼板的结构体系则能很好地解决这一弊病，增大层间的净空。除了空间上的优势外，剪力墙结构还具有结构上的优点：剪力墙结构具有很好的承载能力，除了承载竖向荷载之外，还可以承载横向作用力，增加了建筑的整体性，可以提高建筑的建造高度，同时也保证了良好的抗震性能。 剪力墙也有自身的不足之处，如建筑自重大，对上部结构和下部基础的设计要求较为严格。同时，剪力墙作为建筑的结构体，其平面布置需一定的间距和形式，并不能完全按照建筑的功能使用进行平面布置，因此其建筑灵活性稍差一些，不太适用于大开间的公共建筑等。 3 剪力墙施工质量工艺流程 现浇混凝土剪力墙的施工流程与其他混凝土构件的施工流程类似，都由放线、支模、浇灌混凝土、振捣、养护、拆模等几方面组成，但根据现浇砼剪力墙自身的特点，又有不同于一般施工流程的做法，下面对其施工时的质量工艺流程作简要介绍： （1）放线：利用仪器放出模板的连线和控制线。
论文题目：钢筋混凝土有限元分析技术在结构工程中的应用 学生姓名：刘畅 学号：2014105110 学院：建筑与工程学院 2015年06月30日
有限元分析在钢筋混凝土结构中的应用【摘要】在国内外的土木工程中，钢筋混凝土结构因具有普遍性、可靠性良好、操作简单等优点，而得到了广泛的应用。钢筋混凝土结构是钢筋与混凝土两种性质截然不同的材料组合而成，由于其组合材料的性质较为复杂，同时存在非线性与几何线形的特征，应用传统的解析方法进行材料的分析与描述在受力复杂、外形复杂等情况下较为困难，往往不能得到准确的数据，给工程安全带来隐患。而有限元分析方法则充分利用现代电子计算机技术，借助有限元模型有效解决了各种实际问题。 【关键词】有限元分析；钢筋混凝土结构；应用 随着计算机在工程设计领域中的广泛应用，以及非线性有限元理论研究的不断深入，有限元作为一个具有较强能力的专业数据分析工具，在钢筋混凝土结构中得到了广泛的应用。在现代建筑钢筋混凝土结构的分析中，有限元分析方法展现了较强的可行性、实用性与精确性。例如：在计算机上应用有限元分析法，对形状复杂、柱网复杂的基础筏板，转换厚板，体型复杂高层建筑侧向构件、楼盖，钢-混凝土组合构件等进行应力，应变分析，使设计人员更准确的掌握构件各部分内力与变形，进而进行设计，有效解决传统分析方法的不足，满足当前建筑体型日益复杂，工程材料多样化的实际情况。但是在有限元分析方法的应用中，必须结合钢筋混凝土结构工程的实际情况，选取作为合理的有限元模型，才能保证模拟与分析结果的真实性、精确性与可靠性。 在钢筋混凝土结构工程中，非线性有限元分析的基本理论可以概括为：1）通过分离钢筋混凝土结构中的钢筋、混凝土，使其成为有限单位、二维三角形单元，钢箍离散为一维杆单元，以利于分析模型的构建；2）为了合理模拟钢筋、混凝土之间的粘结滑移关系，以及
钢筋混凝土抗震墙的设计体会 要：本文针对目前应用广泛的剪力墙结构，分析对比新、旧规范对剪力墙的具体要求，结合规范与工程实际，总结了自己的设计体会和一些在设计中需要注意的问题。 关键词：抗震墙轴压比弯曲变形 抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋，规范规定的现浇钢筋混凝土结构房屋中,除框架结构外，其余几种结构体系均与剪力墙有关，所以有必要对剪力墙结构作一个重点研究。 在受力方面，因为剪力墙的刚度大，容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下，其变形小，破坏程度低，可以设计成延性抗震墙，大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形，耗散地震能量，在与其他结构共同工作的同时，能吸收大部分的能量，降低其他结构的抗震要求，在设防较高的地区（8度及区以上地区）优点更为突出。 抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪若弯的原则。即连梁的屈服先于墙肢，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。与旧规范相比，新规范在剪力墙抗震设计特别是在抗震构造方面有比较大的变化。主要包括： （1）底部加强区高度的变化； （2）墙肢组合截面的弯矩、剪力设计值和连梁组合的设计值； （3）分布钢筋的最小配筋率；
（4）增加了剪力墙的轴压比的限值； （5）将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件；两种边缘构件的构造不同，加强了应加强的部位，放松了可放松的部位，使抗震墙的设计更具合理性； （6）新规范取消了旧规范的弱连梁和小墙肢的术语，代之以跨高比和墙肢长度和厚度的比值，应当说在概念上是没有区别，但89规范虽然对弱连梁作了规定，但在设计中难以确定什么是弱连梁。 在进行抗震墙设计时应注意如下的要求： 1、抗震墙的布置要求：作为主要的抗侧力构件，合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循八字方针即对称、均匀、周边、连续外，还须注意： （1）将长墙分成墙段：对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构，若内纵墙很长，且连梁的跨高比小、刚度大，则墙的整体性好，在水平地震作用下，墙的剪切变形较大，墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度，新规范规定将长墙分成墙段，使墙的高宽比大于2。墙段由墙肢和连梁组成。旧规范也有相同的规定。二者的区别在于连梁。旧规范为弱连梁，而新规范为跨高比不小于6 的连梁，其目的是：设置刚度和承载力较小的连梁，在地震作用下可能先破坏，使墙段成为抗侧力单元，且墙段以弯曲变形为主。 （2）避免墙肢长度突变：抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度，沿高度不宜有突变，当抗震墙的洞口比较大时，以及一、二级抗震墙的底部加强区，不宜有错洞布置的剪力墙。
钢筋混凝土剪力墙结构主体施工技术交底 （一）工程概况 某设计院高层职工住宅楼建筑面积37564.1M2，地面以上32层，无地下室，高102.3M，标准层层高3.1M。基础采用现浇钢筋混凝土桩基，桩径为900MM、1100MM、1400MM三种。结构形式采用现浇钢筋混凝土剪力墙体系，按8度抗震设防，首层至8层外墙厚280MM，内墙厚250MM，混凝土为C40，9层至21层外墙厚220MM，内墙厚200MM，混凝土为C35，22层以上外墙厚200MM，内墙厚160MM，混凝土为C30。为了施工方便，楼板混凝土与剪力墙混凝土强度等级相同。装修按一般民用住宅要求，外墙贴面砖，内墙面与顶板刮腻子喷浆，由用户自己进行精装修。 （二）施工准备 1、材料 （1）水泥：用32.5-42.5强度等级普通硅酸盐水泥。 （2）砂：中砂，含泥量不大于3%。 （3）石子：碎石，料径0.5-3.2CM，含泥量小于1%。 （4）钢筋：根据设计图纸要求的规格尺寸，预先加工成型钢筋。 （5）铁丝：可采用20-22号铁丝（火烧丝）或镀锌铁丝。 （6）控制混凝土保护层用的砂浆垫块、塑料卡。 （7）配套大模板：平模、角模，包括地脚螺栓及垫板，穿墙螺栓及套管，护身栏，爬梯及作业平台板等。 （8）脱模剂：BT—20长效脱剂。 2、主要机具 （1）塔吊：QTZ80G塔吊一台，吊斗二个。 （2）施工电梯：SCD200/200T电梯二台。 （3）混凝土搅拌机：JG250-400L三台。 （4）小型机具：锤子、斧子、打眼电钻、活动扳子、手锯、水平尺、线坠、撬棍、钢筋钩子、钢筋扳子、绑扎架、钢丝刷子、手推车、粉笔、尺子、吊斗、磅秤、插入式振捣 棒（高频）、铁锹、铁盘、木抹子、小平锹、水勺、水桶、胶皮水管等。 （5）大模板：由公司机厂加工制作，墙体模板配置一层结构层，楼板模板配置二层结构层，大模板施工图见图16-1。 3、技术准备 熟悉建筑与结构施工图，掌握施工组织设计和施工方案技术要点，克服过去质量通病。 （三）墙体钢筋 1、作业准备 （1）检查钢筋的出厂合格证，由公司试验室按规定做力学性能复试，当加工过程中发生脆断等特殊情况，还需作化学成分检验。 （2）钢筋在现场加工，按现场施工平面图中指定位置堆放。 （3）钢筋外表面如有铁锈时，应在绑扎前清除干净，锈蚀严重侵蚀断面的钢筋不得使用。 （4）绑扎钢筋处应及时清理干净。 （5）弹好墙身、洞口位置线，并将预留钢筋处的松散混凝土剔凿干净。 2、施工工艺操作 （1）将墙身处预留钢筋调直理顺，并将表面砂将等杂物清理干净。先立2-4根竖筋，并划好横筋分档标志，然后于下部及齐胸处绑两根横筋固定好位置，并在横筋上划好分档标志，然后绑其余竖筋，最后绑其余横筋。
ABAQUS钢筋混凝土损饬塑性模型有限元分析 发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据 钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。 ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。 1 混凝土损伤塑性模型 ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explicit中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。 2 模型材料的定义 2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线 本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。 2.2 钢筋的本构关系 钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。 2.3 损伤的定义 损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。 2.4混凝土塑性数值的计算 混凝土在单向拉伸，压缩试验中得到的数据，通常是以名义应变和名义应力表示的，为了准确地描述大变形过程中截面积的改变，需要使用真实应变和真实应力，可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变。 3 钢筋混凝土悬臂梁实例分析 3.1 模型设计 该悬臂梁的具体情况如图1所示，梁截面尺寸为200mm×300mm，梁长1500mm；纵筋为HRB335钢筋，箍筋为HPB235钢筋，混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。
1, 钢筋混凝土挡土墙和剪力墙的水平钢筋和竖向钢筋做法？ 答：钢筋设计时，受力筋一般是放在里侧（例如箍筋在外围，受力纵筋在里侧）。由于 挡土墙主要承受外土的侧向压力， 所以水平筋才是主要受力筋， 因此水平筋是放在纵筋的里 侧。而剪力墙主要承受剪切力，因此纵筋才是主要受力筋，它的水平筋是放在外侧的。 2，挡土墙钢筋接头位置规定？ 答：挡土墙内皮水平和竖向钢筋接头位置设在支座处，挡土墙外皮水平和竖向钢筋接头 设在跨中1/3范围内。 3，钢筋闪光对焊和电渣压力焊各自允许的不同直径相差级别？ 答：两根同牌号、不同直径的钢筋可进行 闪光对焊、电渣压力焊，闪光对焊时其径差 不得超过4mm ,电渣压力焊时，其径差不得超过 7mm 。焊接工艺参数可在大、小直径钢筋 焊接工艺参数之间偏大选用，两根钢筋的 轴线应在同一直线上。对接头强度的要求，应按 较小直径钢筋计算。 4，双排脚手架至少应验算那些项目？型钢悬挑梁至少应验算那些项目？ 答：双排脚手架：1、纵向、横向水平等受力构件的强度和连接扣件的抗滑承载力计算。 2、 立杆的稳定性计算。 3、 连墙件的强度、稳定性和连接强度的计算。 4、 立杆地基承载力计算。 型钢悬挑梁：钢管架的验算，型钢底座，型钢自身得最大强度， 最大挠度，钢丝绳强度, 型钢末端的固定圆钢的强度。 5, 体积混凝土温度控制指标有那几项？达到什么要求可以结束覆盖？达到什么要求可以停 止测温？对测温频率，规范怎么规定？ 答：温度控制指标及测温频率： 温度监控指标如下： 混凝土内的温度与接近外侧的温度的温度 内外温差：小于25 C; 降温速度：小于1?2.0 C/ d ; 揭开保温层时的温差：小于 15 Co 监测周期与频率如下： 混凝土浇筑 初凝前：每0.5h 测一次； 混凝土浇筑结束后 混凝土浇筑结束后 混凝土浇筑结束后 混凝土浇筑结束后 当内外温差小于15 C 时，停止测温。 5,模板和支架采用的荷载组合？ 答：分为静 荷载和动荷载静荷载：楼板自重，布料杆自重，混凝土自重，人员自重动荷 载：振动棒震动荷载，混凝土的冲击荷载。 （风荷载不用考虑，要考虑的时候是不能打 混凝土的） 2h 测一次； 4h 测一次； 8h 测一次； 24h 测一次; 12h :每 24h :每 72h :每 15d :每
3.8 厂平钢筋混凝土管工程的施工方案 3.8.1 工程概况及施工特点： 3.8.1.1 工程概况： 本合同为深圳市罗芳污水处理厂——二期工程：厂平、道路及管道工程（第五标段）。 我公司拟在本工程计划总工期为：174天，需配合厂平道路施工。 我公司在本工程的施工质量目标是：分项工程合格率100%，单位工程质量评定等级为优良；力争样板工程。安全目标是杜绝死亡事故；工伤频率小于8‰，实现安全生产“五无”目标。 3.8.1.2 项目主要工程量： 1.套接式钢筋混凝土管安装DN200： 447米； 2.套接式钢筋混凝土管安装DN300： 59米； 3.套接式钢筋混凝土管安装DN400： 20米； 4.套接式钢筋混凝土管安装DN500： 692米； 5.套接式钢筋混凝土管安装DN600： 535米； 6.套接式钢筋混凝土管安装DN700： 75米； 7.套接式钢筋混凝土管安装DN1000： 30米； 8.套接式钢筋混凝土管安装DN1200： 454米； 9.套接式钢筋混凝土管安装DN1800： 23米； 10.砖砌圆形雨水井径2000 5座； 11.砖砌圆形雨水井径2500 1座； 12.砖砌圆形雨水井径1500 2座；
13.砖砌圆形雨水井径1250 8座； 14.砖砌圆形雨水井径1000 21座； 15.砖砌圆形污水井径1500 14座； 16.砖砌圆形污水井径1250 15座； 17.砖砌圆形污水井径1000 14座； 18.砖砌圆形污水井径2000 9座； 19.雨水口H1000 93座； 20.流量井，井内径2000mm 2座； 21.检查井内径1250mm 1座； 22.堵板井，收口式φ1200mm 2座； 23.阀门直筒式，井内径1400mm 2座； 24.闸门井直筒式，井内径1200mm 2座； 25.闸门井内径1400mm 1座； 26.闸门井内径1200mm 1座； 3.8.1.3 工程特点： 1.管材采用预应力钢筋混凝土重型排水管（Ⅱ级管）； 2.钢筋混凝土管工程作为道路工程的附属设施，在施工组织安排上要充分考虑与道路工程施工的配合，确保不影响主体工程的进度； 3.管道接口直接关系到系统的闭水性能，是排水管道施工的关键工序，必须严格依照设计图纸及有关规范进行施工。 3.8.2 施工组织： 3.8.2.1资金准备： 从公司的流动资金中调出该工程预算报价的3%作为工程的启
钢筋混凝土剪力墙低周反复荷载试验方案 1.试验目的 试验通过对10片剪力墙试件进行低周反复加载静力试验来研究主要参数对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响，对比研究不同轴压比、高宽比、混凝土强度等对剪力墙受力特点、破坏和耗能机理的影响，并从承载力、破坏形态、滞回性能、延性、恢复力特性和耗能能力等方面来综合评价钢筋混凝土剪力墙的抗震性能。 2.试件制作 试验要求里规定了剪力墙的影响因素有轴压比、高宽比、混凝土强度、边缘约束构件纵筋、边缘约束构件箍筋等参数。因此，本文就取轴压比、混凝土强度、约束边缘构件纵筋、约束边缘构件箍筋对剪力墙性能的影响。 10片试验剪力墙具体设计参数具体见表： 3.加载设计 3.1地梁与顶梁设计 地梁是为了模拟刚性基础并将墙体固定在试验室地板上。顶梁是用来模拟实际结构中现浇楼板对墙体的约束，充当水平荷载和竖向荷载的加载单元并锚固墙体纵筋。地梁和顶梁的尺寸分别为500mmX500mm, 400mmX400mm。地梁纵向配筋为4Φ14（梁底部）+3Φ14（梁上部），箍筋为Φ8@150；顶梁纵向配筋为3Φ14（梁底部）+2Φ14（梁上部），箍筋为Φ8@150。3.2加载装置
加载装置图以及各部分名称 3.3测点布置 具体测点布置分为两部分，分别如下： （1）混凝土墙体与钢筋的应变测点 试验中，应变值由电阻式应变片测量，各应变片通过导线接到静态电阻应变片仪上，由显示器显示出读数。混凝土应变片沿墙体对角线等距布置10个，钢筋应变片在约束端部构件纵筋和箍筋端部设置，每端设置一个，每根纵筋均设。 （2）位移测点 为量测试件的水平侧向位移，安装4个位移计，沿试件高度安装，如图所示；支座处也安装一位移计，以量测支座水平位移；同时为量测试件转角变形，在试件两侧及对角方向各安装2个位移计。
混凝土有限元分析 廖奕全 （06级防灾减灾工程及防护工程，06114249） 摘要：用传统的理论解析方法分析钢筋混凝土结构，只能解决一些非常简单的构件或结构的非线性问题，对大量的钢筋混凝土结构的非线性分析问题只能用数值方法解决，因此，有限元方法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中得到了广泛地应用。随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。 关键词：钢筋混凝土有限元分析有限元模型 钢筋混凝土结构是土木工程中应用最广泛的一种建筑结构。相比其它材料结构，钢筋混凝土结构有以下特点：①造价低，往往是建筑结构的首选材料；②易于浇注成各种形状，满足建筑功能及各种工艺的要求；⑧充分发挥钢筋和混凝土的作用，结构受力合理：④材料的重度与强度之比不大；⑤材料性能复杂，一般的计算模型难与实际结构的受力情况相符。正因为钢筋混凝土材料的这些优缺点，长期以来，钢筋混凝土在工程中的应用如此广泛；为了满足工程需要所建立的反映混凝土材料性能的计算模型也不断完善。然而，混凝土是一种由水泥、水、砂、石及各种掺合料、外加剂混合而成的成分复杂、性能多样的材料。到目前为止，还没有一种公认的、能全面反映混凝土的力学行为和性质的计算模型或本构关系。因此，对钢筋混凝土的力学性能研究还需要学术界和工程人员继续努力。长期以来，人们用线弹性理论来分析钢筋混凝土结构的受力和变形，以极限状态的设计方法来确定构件的承载能力。这种设计方法在一定程度上能满足工程的要求。随着国民经济的发展，越来越多大型、复杂的钢筋混凝土结构需要修建，而且对设计周期和工程质量也提出了更高的要求。这样一来，常规的线弹性理论分析方法用于钢筋混凝土结构和构件的设计就力不从心。设计人员常有“算不清楚”以及“到底会不会倒”的困惑。为此，钢筋混凝土非线性有限元分析方法开始受到重视。同时，随着有限元理论和计算机技术的进步，钢筋混凝土非线性有限元分析方法也得以迅速的发展并发挥出巨大的作用。 一、钢筋混凝土结构有限元分析的意义 钢筋混凝土结构是目前各种建筑结构物的主要结构形式，由于钢筋混凝土结构受到较大的荷载(如地震荷载)作用时其非线性特性对结构的性能影响很大，所以钢筋混凝土结构的非线性分析在结构抗震工程领域中十分重要并成为一个研究热点。用传统的理论解析方法分析钢筋混凝土结构，只能解决一些非常简单的构件或结构的非线性问题，对大量的钢筋混凝土结构的非线性分析问题只能用数值方法解决，因此，有限元方法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中得到了广泛地应用。由于钢筋混凝土是由两种性质不同的材料——混凝土和钢筋组合而成的，它的性能明显地依赖于这两种材料的性能以及它们的相互作用，特别是在非线性阶段，混凝土钢筋本身的各种非线性性能，都不同程度地在这种组合材料中反映出来。以下是与钢筋混凝土结构计算分析有关的一些非线性问题： 1)由于钢筋和混凝土的抗拉强度相差很大，钢筋混凝土结构在正常使用状态下，大部分受弯构件都已经开裂而进入非线性状态。2)混凝土和钢筋在一个结构中共同工作的条件是两者之间的变形协调而且没有相对的滑移，但实际上，这种条件并不能完全满足，特别是在反
某高层建筑结构优缺点分析 摘要:针对某项目的一栋框支剪力墙结构的单体建筑进行结构分析，主要通过对结构层转换和提高结构的抗扭承载力及采用空间有限元法和时程分析计算手段的描述，阐述了框支剪力墙这样一种结构的适用范围和优缺点。 关键词:框支剪力墙;刚度变化;结构转换;扭转效应 1．工程概况 我所选择的工程项目位于长沙市雨花区,由7栋高层组成,地下有两个相互连通的一层地下室。其中1号栋地上27层,地下1层,由A、B、C三个单体组成,单体之间设260mm宽的缝彼此脱开。针对其中的B座的结构进行具体的分析。 2.上部结构设计 该工程上部结构具体设计指标如下： 工程抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,场地土的类型为中硬场地土,建筑场地类别为(类,设计地震特征周期值为0.35S。B座为框支剪力墙结构。框支框架抗震等级为二级,底部加强部位剪力墙抗震等级为二级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级。 B座上部剪力墙不允许落地,为实现底层用作商店或停车场而需要的大空间，因而采用底层为框架的剪力墙结构，即框支剪力墙体系。这种体系刚度比全剪力墙体系差，比框架-剪力墙墙体系好。 这种体系既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较好的抗侧能力，在实际工程中应用较为广泛。在整个体系中，框-剪同时存在，剪力墙负担大部分的水平荷载，而框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽所能。 由于框支剪力墙体系结构中的局部，部分剪力墙因建筑要求不能落地，直接落在下层框架梁上，再由框架梁将荷载传至框支梁、框支柱上。这样的做法通常是通过设置转换层来实现的。
2.1结构转换 由于该类型结构由于竖向构件不连续，结构竖向刚度会产生变化。转换层上部的刚度大于下部的刚度，转换层上下楼层构件内力、位移容易发生突变，转换层位置较高时，内力和位移的突变更剧烈，并易形成薄弱层。有核心筒的框支短肢剪力墙结构由于上部墙肢较短，侧向刚度较小，上部结构较柔，使转换层上、下的刚度比较普通的框支剪力墙结构更容易控制，只要适当加大落地剪力墙厚度和提高下部大空间层的混凝土强度等级，上下层刚度比就很接近1了，因而这种结构体系的抗震性能优于普通的框支。 该工程层3以上为剪力墙小户型住宅,层1、2为商业、娱乐用房,需要较大开间及空间,上部的短肢剪力墙无法落地,因此存在结构转换问题。针对工程实际情况,并考虑到造价的因素,在转换层设置转换大梁,以承托上部短肢剪力墙。由于转换梁承托着上部24层的剪力墙,受力很大,因此需要很大的截面和配筋,即需要转换层下层有较大的层高。 按照抗震规范表3.4.2-2对于侧向刚度不规则的定义,尽量使层2与层3的侧向刚度比大于70%。经与建筑专业人员协商,在转换层以下部分山墙两端及房间开间两侧设置剪力墙,加大房屋的整体刚度及抗扭刚度。同时转换层以下不设管道层,在3米标高处设置管道通廊,将设备管道由此引出室外,从而将转换层下层的层高由5.4米降到4.8米。经过计算,满足了侧向刚度规则的要求,该转换层结构方案传力途径明确,受力状况相对简单,对框支构件另采用平面有限元的程序进行单独分析,并与总体计算结果对比,以保证关键构体的抗震安全。值得注意的是,转换层大梁不是框支梁。框支梁上部承托完整的剪力墙需满足高规规定的条件,框支梁整截面受拉。转换梁和普通梁一样单面受压或受拉,在构造要求上与框支梁不同。高规对框支梁的构造有非常详细的要求,对转换梁的规定很少。结合以往的工程经验,转换梁在满足框支梁混凝土强度等级、开洞构造要求、纵向钢筋、箍筋构造要求以外,还需要满足已下两点。 (1)转换梁断面宜由剪压比控制计算确定,以避免脆性破坏和具有合适的含箍率,适宜剪压比限值在有地震作用组合时,不大于0.15。 (2)转换梁腰筋构造以梁高中点为分界,下部腰筋间距100,上部腰筋间距200,直径不小于18。
施工组织设计（钢结构部分） 1. 钢结构工程概况 1.1 工程概况 1.1.1 工程概况与特点 XX位于XX园内，规划用地面积20650m2，占地12000 m2，总建筑面积21882 m2（含风雨跑道1590m2）。建筑物高度为28.2m，地下一层（局部设地下夹层），地上三层。东西宽107.17m，南北长190.12m。建筑物东西两侧分别有二个露天风雨跑道。 该工程为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，屋面支撑体系：钢屋盖由二榀东西向的双曲面圆弧拱架和十榀南北向的马鞍形管桁架式钢屋架组成，十榀钢屋架吊挂于二榀主拱架下。看台周边半径38.2m 圆周上分别布置有圆形钢筋混凝土柱，混凝土柱之间设有钢筋混凝土圆弧梁，钢屋架支撑在钢筋混凝土圆弧梁上，标高随屋面马鞍形位置不同而变化，钢屋架由连系桁架LXHJ1～5 联成一体。钢屋架从钢筋混凝土圈梁支撑点向外逐渐向高悬挑，最后由外环桁架梁联成一体，高挑部分构件为工字钢I22a。屋架上设置钢檩条，铺设双层保温金属压形板。主拱架外露，屋面整体造形呈马鞍形，外露钢拱架苍劲有力，波浪形银灰色屋面飘逸，轻巧，两者完美结合，集中体现了更高更快更强的体育精神和奋发向上 的现代风格。 详见图1.1 钢结构平面图；（图略） 图1-2 结构纵剖面；（图略） 图1-3 结构横剖面；（图略） 1.1.2 结构形式 主拱架为双向圆弧拱，跨度为85.4m，拱脚最低处标高5.2m、拱顶最高处标高28.2m，断面形状为平行四边形，上下弦杆Φ406×20，腹杆Φ245×12，Φ203×10，弦杆+腹杆节点为管+管相贯节点。吊杆为三角形断面，立杆与主拱架下弦杆相贯焊接，屋架悬挂于吊 杆下，悬挂处吊杆与拱架下弦相贯连接采用铸钢节点，悬挂支座管为Φ351×16，节点形式为管+板插入节点。 二榀主拱架由6 榀横向支撑桁架相连，中间支撑桁架为梯形，上下弦杆Φ351×16，腹杆为Φ245×12，Φ203×10。外侧支撑桁架为三角形，上下弦杆Φ351×16，腹杆为Φ203×10。十榀屋架南北向布置，悬挂于吊杆支座下，上弦杆Φ203×12，下弦杆Φ245×14，腹杆为Φ133×6.5。WJ1～5 布置图见平面图，屋架呈中央高，向两侧趋于中部低，端部高的态势。连系桁架LXHJ1～5 将十榀屋架联成一体，均为单片桁架，上下弦杆Φ133×6.5，腹杆为Φ83×6。外环桁架BHJ1～6 为三角形，上下弦杆Φ133×6.5，腹杆为Φ83×6。 悬挑工字钢为I22a，檐口周圈用槽钢［22 相连。屋架上弦平面支撑（直、斜）均采用Φ133×8 钢管。屋面檩条采用［220×75×2.5 冷弯薄壁形钢。 钢结构构件表表1-1（表略） 钢结构主要构件明细表，见表1-2（表略） 1.1.3 节点形式 1）主拱支座：万向球形支座； 2）主拱上下弦杆+腹杆：“管－管”相贯焊接节点； 3）主拱悬挂屋架处：铸钢节点； 4）吊杆支座：“管－板”插入焊接节点； 5）主拱横向支撑桁架、连系桁架LXHJ1～5、外环桁架BHJ1～BHJ6、屋架平面支撑均采用“管－管”相贯焊接节点。
ABAQUS钢筋混凝土有限元分析 发表时间：2009-10-12 刘劲松刘红军来源：万方数据 钢筋混凝土材料，是一种非匀质的力学性能复杂的建筑材料。随着计算机和有限元方法的发展，有限元法已经成为研究混凝土结构的一个重要的手段。由于数值计算具有快速、代价低和易于实现等诸多优点，这种分析方法已经广泛用于实际工程中。然而，要在有限元软件中尽可能准确地模拟混凝土这种材料，是不容易的，国内外学者提出了基于各种理论的混凝土本构模型。但是迄今为止，还没有一种理论被公认为可以完全描述混凝土的本构关系。 ABAQUS是大型通用的有限元分析软件，其在非线性分析方面的巨大优势，获得了广大用户的认可，在结构分析领域的应用趋于广泛。本文把规范建议的混凝土本构关系，应用到损伤塑性模型，对一悬臂梁进行了精细的有限元建模计算和探讨。 1 混凝土损伤塑性模型 ABAQUS在钢筋混凝土分析上有很强的能力。它提供了三种混凝土本构模型：混凝土损伤塑性模型，混凝土弥散裂缝模型和ABAQUS/Explic it中的混凝土开裂模型。其中混凝土损伤塑性模型可以用于单向加载、循环加载以及动态加载等场合，它使用非关联多硬化塑性和各向同性损伤弹性相结合的方式描述了混凝土破碎过程中发生的不可恢复的损伤。这一特性使得损伤塑性模型具有更好的收敛性。 2 模型材料的定义 2.1 混凝土的单轴拉压应力-应变曲线 本模型中选用的混凝土本构关系是《混凝土结构设计规范》所建议的曲线，其应力应变关系可由函数表达式定义。 2.2 钢筋的本构关系 钢筋采用本构关系为强化的二折线模型，无刚度退化。折线第一上升段的斜率，为钢筋本身的弹性模量，第二上升段为钢筋强化段，此时的斜率大致可取为第一段的1/100。 2.3 损伤的定义 损伤是指在单调加载或重复加载下，材料性质所产生的一种劣化现象，损伤在宏观方面的表现就是(微)裂纹的产生。材料的损伤状态，可以用损伤因子来描述。根据前面确定的混凝土非弹性阶段的应力一应变关系。可求得损伤因子的数值。 2.4混凝土塑性数值的计算 混凝土在单向拉伸，压缩试验中得到的数据，通常是以名义应变和名义应力表示的，为了准确地描述大变形过程中截面积的改变，需要使用真实应变和真实应力，可通过它们之间的换算公式计算。真实应变是由塑性应变和弹性应变两部分构成的。在ABAQUS中定义塑性材料参数时，需要使用塑性应变。 3 钢筋混凝土悬臂梁实例分析 3.1 模型设计 该悬臂梁的具体情况如图1所示，梁截面尺寸为200mm×300mm，梁长1500mm；纵筋为HRB335钢筋，箍筋为HPB235钢筋，混凝土强度等级为C30。混凝土和钢筋的各力学参数均取自《混凝土结构设计规范》的标准值。
23卷1期 2007年3月世 界 地 震 工 程W ORLD EARTHQUAKE ENG I N EER I NG V o.l 23,N o .1M ar .,2007收稿日期:2006-10-16; 修订日期:2006-12-19 基金项目:国家自然科学基金(50678010);北京市属市管高校拔尖创新人才基金(05004311200501) 作者简介:王新杰(1977-),男,硕士研究生,主要从事混凝土结构抗震研究. 文章编号:1007 6069(2007)01 0061 06 改善钢筋混凝土低矮剪力墙抗震性能的研究 王新杰 曹万林张建伟宋义平范燕飞王志惠 (北京工业大学建筑工程学院,北京100022) 摘要:普通钢筋混凝土低矮剪力墙抗震性能较差,其抗震性能的改善一直受到工程界的关注。总结了 一些改善低矮剪力墙抗震性能的国内外研究成果,包括:开缝低矮剪力墙、带暗支撑低矮剪力墙、设耗 能装置的低矮剪力墙和低矮组合剪力墙等。在此基础上,提出了一种新型耗能剪力墙,并进行了初步 的试验研究。 关键词:钢筋混凝土;低矮剪力墙;耗能装置;抗震性能 中图分类号:TU 375 文献标识码:A R esearch on i m prove m ent of seis m ic perfor m ance of lo w rise RC shear wall WANG X i n jie CAO W an li n Z HANG Jian w e i SONG Y i p i n g FAN Yan fe i WANG Zhi hui (The Coll ege ofA rch itect u re and C i vil Engi n eeri ng ,B eiji ng Un ivers it y of Technol ogy ,Beiji ng 100022,C h i na) Abst ract :Nor m al l o w rise RC shear w all has poor seis m ic perfor m ance ,and i m prov i n g its se is m ic perfo r m ance is al w ays attracted the attention of eng i n eers and researchers .I n th is paper ,so m e research resultsw hich i m prove seis m ic perfor m ance o f the lo w rise RC shear w all have been genera lized ,i n cluding slitted lo w rise shear w al,l l o w r i s e shear w allw ith concealed braci n gs ,lo w rise shear w a ll equ i p ped w it h energy d issipati o n dev ice and co m posite lo w rise shear w al.l B ased on i,t a ne w type of energy d issipa ti o n shear w all has been proposed ,preli m inary experi m en tal study of wh ich has been conducted . K ey w ords :re i n forced concrete ;lo w rise shear w al;l energy d issi p a ti o n device ;se is m ic perfor m ance 1 引言 近年来,我国城市建设迅速发展。人们对建筑功能提出了更多要求,底层大空间结构迅速发展。为避免大空间楼层形成薄弱层,大空间楼层竖向构件提供必需的抗侧刚度是此类结构必须解决的关键技术问题。钢筋混凝土剪力墙又以其抗侧刚度大、承载力高、施工便利等特点成为此类结构弥补抗侧刚度不足首选的抗侧力结构部件。但由于墙体高度的限制,高宽比小于1的低矮剪力墙仍常出现。研究表明,低矮剪力墙的破坏形态为脆性剪切破坏,其延性和耗能能力较差,强震作用下其破坏具有突然性。一旦破坏就可能是猝不及防的严重破坏,甚至是建筑的整体倒塌。按照我国 小震不坏,中震可修、大震不倒 的抗震设防原则[1],当低矮剪力墙作为此类结构主要抗侧力构件时,采取提高其抗震性能的措施是十分必要的。本文介绍了国内外在提高低矮剪力墙抗震性能研究方面的部分成果,并介绍了本文提出的一种新型抗震耗能剪力墙及其初步的试验研究结果。