高层钢筋混凝土结构收缩徐变分析

论文摘要

高层钢筋混凝土结构,柱子的设计轴压比较剪力墙高很多,就导致柱子的竖向变形比剪力墙大很多;在考虑收缩徐变时,一般来说柱子的收缩应变和徐变系数较剪力墙大,大大增加了柱子和剪力墙间的竖向变形差。施工过程模拟对高层建筑很重要,重要建筑都要进行施工过程的模拟。在高层建筑分析时,如何同时考虑施工过程和收缩徐变对结构的影响是现在一个热门的课题。本文在计算中主要使用基于龄期调整的有效模量法,按龄期调整调整有效模量法是用积分中值定理将徐变计算的积分方程转化为代数方程,实质上是用老化系数来考虑混凝土老化对最终徐变值的影响。使计算得到简化,得到广泛的使用,精度也很高。考虑结构施工时,通常采用有限单元逐步分析法,将计算时间从施工开始到竣工后徐变完成,划分为若干阶段,每一阶段划分为若干时间间隔。以施工阶段的起始时间、结构体系的转换时间、加载时间,作为各阶段与时间间隔的分界点。将各阶段以成结构划分成若干个梁单元,使每个单元的混凝土具有相同的徐变特性。本文对一简单双跨五层结构(模拟复杂高层建筑)进行施工模拟和收缩徐变分析,使用有限元逐步分析法,在每次施工完成后,进行弹性分析和收缩徐变分析。结构收缩徐变有限元分析,是带有初应变的有限元分析,并且初应变不但与现在的荷载有关,而且与加载历史有关。叠加弹性分析结果得到结构考虑施工过程,不考虑收缩徐变分析的结果;叠加弹性分析结果和收缩徐变收缩结果得到考虑了施工过程和收缩徐变的结果。发现,考虑收缩徐变和不考虑收缩徐变时内力和变形计算结果差异很大,应重视施工模拟和收缩徐变。本文采用基于龄期调整的有效模量法对钢筋混凝土柱进行收缩徐变分析,得出了钢筋对混凝土收缩徐变的影响系数,对相同受力的柱子调整配筋率,讨论了钢筋对长期荷载作用下柱子受力和变形性能的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 本课题研究的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状及分析
• 1.3.1 高层钢筋混凝土结构的发展和应用概况
• 1.3.2 高层建筑结构的施工模拟
• 1.3.3 高层建筑结构的收缩徐变研究
• 1.4 本文研究思路和内容
• 第2章 混凝土徐变收缩基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 混凝土徐变
• 2.2.1 混凝土徐变的定义
• 2.2.2 混凝土徐变的机理和影响因素
• 2.2.3 混凝土徐变基本理论
• 2.3 混凝土收缩
• 2.3.1 混凝土收缩的定义
• 2.3.2 混凝土收缩的影响因素
• 2.3.3 混凝土收缩的数学表达式
• 2.4 混凝土收缩徐变的实用估计
• 2.4.1 AC1209 模型（1992）
• 2.4.2 CEB-FIP模型（1990）
• 2.5 本章小节
• 第3章 结构施工过程模拟
• 3.1 引言
• 3.2 高层建筑结构竖向荷载效应分析方法
• 3.2.1 结构一次加载法
• 3.2.2 施工模拟法
• 3.2.3 施工模拟在ANSYS中的实现
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 算例概况
• 3.3.2 计算结果分析
• 3.4 本章小节
• 第4章 结构收缩徐变
• 4.1 引言
• 4.2 收缩徐变分析的位移法
• 4.2.1 收缩徐变的基本方程
• 4.2.2 结构应变能和卡氏第一定理
• 4.3 考虑施工过程的徐变有限单元法
• 4.4 收缩徐变算例
• 4.4.1 收缩徐变分析基本数据
• 4.4.2 收缩徐变分析结果
• 4.5 本章小节
• 第5章 考虑钢筋对竖向构件收缩徐变的影响
• 5.1 引言
• 5.2 弹性分析
• 5.3 徐变分析
• 5.4 收缩徐变分析
• 5.5 算例
• 5.5.1 算例概况
• 5.5.2 徐变产生的影响结果
• 5.5.3 收缩徐变产生的影响结果
• 5.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢