分散筒結構復雜節(jié)點及其構造措施數(shù)值模擬分析.pdf

1、分散筒結構體系是一種適用于高層和超高層建筑的新型結構體系,經(jīng)研究表明其具有良好的結構性能及經(jīng)濟性,有遠大的應用前景。本文在總結了已有研究成果的基礎之上,采用PKPM軟件SATWE模塊對某實際工程的結構方案進行了優(yōu)化設計,并先后選取了其中受力比較復雜的薄墻-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造措施,并對各構造措施進行對比研究。
　　本文首先對已

2、研究結構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,但在結構上部樓層的墻厚和墻體配筋有較大富余。為使結構方案更加合理,符合工程實際,本文對結構方案進行了優(yōu)化設計并提取墻-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,屬于構件正常工作的裂縫。但在較高樓層節(jié)點中的無梁側墻體中部出現(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;另因為新型結構體系從嚴考慮,需要采取構造措施加以解決。
　　本文針對上述問題以及規(guī)范相關規(guī)定給出了相應解決方案,并對明梁、明柱、梁延長、加腋四種構造措施進行了數(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)濟的構造措施形式,給出具有實際工程指導意義的具體解決方案。
　　本文另從結構方案中選取受力較為復雜的分散筒筒體轉(zhuǎn)角處節(jié)點進行屈服荷載作用下數(shù)值模擬分析,并得到以下結論:
　　(1)梁上部一側受拉鋼筋在墻體內(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,需采取構造措施解決。
　　(2)

5、當梁上部錨入墻體內(nèi)的鋼筋應力在剛達到屈服強度時,未在縱向墻體中錨固的右側受拉鋼筋應力值較小,鋼筋強度未被有效利用,構件及節(jié)點受力狀態(tài)與現(xiàn)行規(guī)范的設計方法不相符,故需要采取構造措解決此問題。
　　(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)了壓應力集中區(qū),混凝土的壓應變已經(jīng)超過極限壓應變的限值,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)側加腋、加梁頭兩種構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梁高的兩倍和結構層高兩種構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