分散筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點及其構(gòu)造措施數(shù)值模擬分析.pdf

1、分散筒結(jié)構(gòu)體系是一種適用于高層和超高層建筑的新型結(jié)構(gòu)體系,經(jīng)研究表明其具有良好的結(jié)構(gòu)性能及經(jīng)濟性,有遠大的應(yīng)用前景。本文在總結(jié)了已有研究成果的基礎(chǔ)之上,采用PKPM軟件SATWE模塊對某實際工程的結(jié)構(gòu)方案進行了優(yōu)化設(shè)計,并先后選取了其中受力比較復(fù)雜的薄墻-梁-板節(jié)點和分散筒筒體轉(zhuǎn)角節(jié)點,運用有限元分析軟件ANSYS進行數(shù)值模擬。針對兩種節(jié)點的受力和破壞不合理的情況分別采取多種構(gòu)造措施,并對各構(gòu)造措施進行對比研究。
　　本文首先對已

2、研究結(jié)構(gòu)的墻厚的合理性進行分析,得墻-梁-板節(jié)點在墻厚為200mm時撓度和裂縫寬度均滿足規(guī)范要求,但在結(jié)構(gòu)上部樓層的墻厚和墻體配筋有較大富余。為使結(jié)構(gòu)方案更加合理,符合工程實際,本文對結(jié)構(gòu)方案進行了優(yōu)化設(shè)計并提取墻-梁-板節(jié)點進行數(shù)值分析,梁的受拉區(qū)裂縫寬度最大值滿足《混凝土規(guī)范》中裂縫寬度限值,屬于構(gòu)件正常工作的裂縫。但在較高樓層節(jié)點中的無梁側(cè)墻體中部出現(xiàn)了混凝土開裂的現(xiàn)象,墻體內(nèi)的最大裂縫寬度已經(jīng)接近規(guī)范規(guī)定的限值,考慮到墻體內(nèi)裂縫

3、深度幾乎貫穿墻厚,裂縫范圍遍及較廣,墻體削弱嚴重,可能出現(xiàn)墻體在局部抗剪截面和承載能力不滿足的情況;由于墻體較薄,梁端鋼筋水平錨固長度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;另因為新型結(jié)構(gòu)體系從嚴考慮,需要采取構(gòu)造措施加以解決。
　　本文針對上述問題以及規(guī)范相關(guān)規(guī)定給出了相應(yīng)解決方案,并對明梁、明柱、梁延長、加腋四種構(gòu)造措施進行了數(shù)值模擬分析。經(jīng)過大量的對比研究得出,加腋后墻體受力不合理的問題未能解決,采取梁延長、明柱、明梁后,節(jié)點墻體內(nèi)的裂縫消除,

4、節(jié)點受力趨于合理。其中,本文針對明梁和明柱分別做了11種和6種構(gòu)造方案,并采用分組對比的方式,以確定受力合理而又經(jīng)濟的構(gòu)造措施形式,給出具有實際工程指導(dǎo)意義的具體解決方案。
　　本文另從結(jié)構(gòu)方案中選取受力較為復(fù)雜的分散筒筒體轉(zhuǎn)角處節(jié)點進行屈服荷載作用下數(shù)值模擬分析,并得到以下結(jié)論:
　　(1)梁上部一側(cè)受拉鋼筋在墻體內(nèi)的水平段錨固長度不滿足現(xiàn)行規(guī)范的最小錨固長度的要求,并造成了不利影響,需采取構(gòu)造措施解決。
　　(2)

5、當梁上部錨入墻體內(nèi)的鋼筋應(yīng)力在剛達到屈服強度時,未在縱向墻體中錨固的右側(cè)受拉鋼筋應(yīng)力值較小,鋼筋強度未被有效利用,構(gòu)件及節(jié)點受力狀態(tài)與現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計方法不相符,故需要采取構(gòu)造措解決此問題。
　　(3)在所有受拉鋼筋尚未被充分利用時,梁端下部與墻體交接處的混凝土出現(xiàn)了壓應(yīng)力集中區(qū),混凝土的壓應(yīng)變已經(jīng)超過極限壓應(yīng)變的限值,說明當梁上部部分鋼筋剛達到屈服強度時,局部墻體混凝土被壓潰,節(jié)點發(fā)生脆性破壞,受力不合理、延性較差且存在薄弱環(huán)節(jié),

6、需要采取構(gòu)造措施加以解決。
　　針對節(jié)點上述問題,本文采取墻體轉(zhuǎn)角處內(nèi)側(cè)加腋、加梁頭兩種構(gòu)造措施進行詳細的數(shù)值對比分析。梁加水平腋措施后節(jié)點的受力性能有大幅改善,梁內(nèi)受拉鋼筋的錨固長度均可滿足規(guī)范要求,梁受拉鋼筋基本同時達到屈服,此時梁下墻體局壓接近混凝土極限壓應(yīng)變;加梁頭后,沒有錨固在剪力墻中的梁縱向鋼筋錨固環(huán)境相對較差,不能很好地解決梁上部鋼筋應(yīng)力不同步的問題;且從使用功能考慮,由于梁頭凸出墻體較多,可能會影響到電梯的正常使用

7、。因此不推薦采取加梁頭的構(gòu)造措施。
　　為進一步改善節(jié)點中墻體混凝土過早壓碎破壞,本文采取將腋的高度增至右側(cè)梁高的兩倍和結(jié)構(gòu)層高兩種構(gòu)造方案并進行對比研究,兩種方案的墻體局壓已經(jīng)完全滿足規(guī)范要求,對比其它性能發(fā)現(xiàn),當腋的高度繼續(xù)增加后的受力狀態(tài)較兩倍梁高的腋方案并無明顯改善。因此,當采取加腋的構(gòu)造措施時,筒體轉(zhuǎn)角處節(jié)點的受力性能及錨固滿足規(guī)范規(guī)定,腋的高度取右側(cè)梁高的兩倍時即可取得較好的效果。具體工程中,可根據(jù)經(jīng)濟性和施工方便性等