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您当前的位置 > > 【中青分享·加固学堂】加固设计中楼板分析方法的合理选用

          加固工程设计中采用不同的结构分析方法进行楼板计算时往往得到的结果不同,而此结果恰恰是影响加固量的重要因素。比如在21世纪苏果超市加固工程中,楼板采用弹性分析和塑性分析结果差别较大,弹性分析楼板时加固量较大,但如果采用塑性分析楼板时加固量较小,甚至部分楼板不需加固。本文就结构的分析方法进行简要阐述和汇总,以便在今后工程中能正确选用楼板分析方法进行加固设计,使得楼板加固既能安全可靠亦能经济合理。

    楼盖的作用

          楼盖相当于水平隔板,提供足够的平面刚度,可以聚集和传递水平荷载到各个竖向抗侧力子结构,使整个结构协同工作。特别是当竖向抗侧力结构布置不规则或各种抗侧力结构水平变形特征不同时,楼盖的作用更显得突出和重要。楼盖还可以连接各层水平构件和竖向构件,维系整个结构,保证结构具有很好的整体性,保证结构传力的可靠性。因此楼盖对于建筑结构有非常重要的作用。

          几种结构分析方法

          任何结构分析方法均应符合三类基本方程,即力学平衡方程,变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。如《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)5.1.4的规定“结构分析应符合下列要求:

          1、满足力学平衡条件;

          2、在不同程度上符合变形协调条件,包括节点和边界的约束条件;

          3、采用合理的材料本构关系或构件单元的受力-变形关系。” 其中力学平衡必须满足,变形协调宜满足,本构关系可合理选用。目前规范所列出的几种分析方法及相关说明如表1所示:

          结构分析方法及相关说明                表1

    类别

    主要特点

    适用范围

    其它说明

    弹性分析

    方法

    最基本、最成熟的分析方法;是其它分析方法的基础。

    分析一般结构及大部分混凝土结构

    它是一种假设和简化的方法,不考虑材料离散性和非线性性质

    塑性内力重分布分析

    方法

    可充分发挥结构潜力,简化设计、方便施工

    适用于超静定混凝土结构设计

    抗弯能力调低部位的变形和裂缝可能增大

    弹塑性

    分析方法

    以钢筋混凝土实际力学性能为依据,引入本构关系进行全过程分析

    重要复杂结构工程的分析和罕遇地震作用下的结构分析

    比较复杂、计算工作量大,各种非线性本构关系不完善

    塑性极限

    分析方法

    按塑性铰线理论计算

    主要用于周边有梁或墙支承的双向板设计

    简便易行,能节约钢材

    试验分析

    方法

    采用试验方法对结构的材料性能或本构关系或作用效应等进行模拟或实测

    剪力墙及孔洞周围,框架和桁架的主要节点,构件的疲劳等

    结构或体形不规则或受力状态复杂的结构

          规范给出的以上几种分析方法中,楼板分析的常用方法为弹性分析法、塑性内力重分布法或塑性极限分析法(又称塑性分析法)。

    楼板分析方法的合理选用

          如何合理选用楼板分析方法是影响加固工程质量及经济的关键因素,主要有以下几种方法:

          1、双向板按弹性计算,同时可以对支座弯矩进行调幅。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)5.3.5规定:“当边界支承位移对双向板的内力及变形有较大影响时,在分析中宜考虑边界支承竖向变形及扭转的影响。”而5.4.1规定:“重力荷载作用下的框架、框架-剪力墙结构中的现浇梁以及双向板等,经弹性分析求得内力后,可对支座或节点弯矩进行适度调幅,并确定相应的跨中弯矩。”

          2、钢筋混凝土板的负弯矩调幅幅度不宜大于20%。

          3、连续单向板可采用塑性内力重分布方法进行分析,同时应满足正常使用极限状态的要求或采取有效的构造措施。

          4、承受均布荷载的周边支承的双向矩形板,可采用塑性铰线法或条带法等塑性极限分析方法进行承载能力极限状态的分析与设计。

          5、工业建筑采用弹性方法,民用建筑采用塑性方法

          6、直接承受动荷载或重复荷载作用的构件、裂缝控制等级为一级或二级的构件、采用无明显屈服台阶钢筋的构件以及要求安全储备较高的结构应采用弹性方法。

          7、地下室顶板、屋面板等有防水要求且荷载较大,考虑裂缝和徐变对构件刚度的影响,建议采用弹性理论计算。

          8、住宅建筑,板跨度较小,如采用HRB400级钢筋,既可采用弹性计算方法也可采用塑性计算方法,计算结果相差不大,通常采用塑性计算。从理论上说,弹性方法与塑性方法计算楼板都没有问题,但在实际工程中不同的计算方法钢筋的用量相差约20%。针对不同的工程和楼板实际情况采用不同的结构分析方法,应根据经验选取塑性或弹性计算结果作为最终的计算配筋。


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