钢筋混凝土连梁破坏机理研究范文

《重庆建筑杂志》2014年第八期

1有限元模型

1.1材料模型钢筋材料模型采用线弹性模型和双线性弹塑性材料模型[5-6]。混凝土模型考虑受拉开裂，其受压本构关系采用不带下降段的多折线随动强化模型来定义，本构关系的具体数学模型采用混凝土规范建议的公式（上升段为二次抛物线，之后为水平的直线段）：当εc<ε0时，σc=fc[1-(1-εc/ε0)n]；当εc<ε0<εcu时，σc=fc，式中各参数含义参见混凝土规范。

1.2模型建立根据实际情况，对钢筋分布比较均匀的剪力墙和楼板采用整体式建模，连梁纵筋采用分离式建模，箍筋按配筋率弥散在混凝土中。混凝土采用Solid65单元模拟，钢筋采用Link8单元模拟，这些单元可以模拟混凝土中的加强钢筋以及混凝土的拉裂、压碎现象，并得到钢筋的应力、应变分布。建模过程中，不考虑钢筋与混凝土之间的滑移，划分网格时钢筋与混凝土单位共用节点，同时不考虑混凝土的压碎。计算时，混凝土闭合裂缝剪切传递系数取为0.95，剪力墙部位张开裂缝剪切传递系数取0.125，连梁部位张开裂缝剪切传递系数取0.5，两种试件的有限元模型如图2所示。建模时，墙肢底部所有节点施加全约束，水平荷载施加在模型左端顶部，为使计算收敛，在施加集中荷载处增加刚性垫片。荷载步取10kN逐级加载，直到结构破坏为止。

2有限元分析

分析三种模型的裂缝发展、破坏形态如图2所示。由图可以看出：模型SW1的初始裂缝出现在连梁左下角处。随着荷载不断增加，裂缝逐步扩大，连梁左下角、右上角均出现开裂现象，连梁两端部裂缝呈扇形发展，且有明显的竖向裂缝扩展趋势。在结构达到承载能力极限状态时，裂缝由连梁向受拉墙肢蔓延，连梁与受拉墙肢连接处出现剪切破坏，受拉墙肢过分迅速开裂，结构完全丧失承载能力。模型SW2的初始裂缝出现在下部梁的左下角。随着荷载增加，上下部梁左下角、右下角均开始出现裂缝，连梁与墙肢连接处裂缝成扇形发展，连梁裂缝由端部向梁中间发展，裂缝发展持续阶段较长。当荷载增至一定程度时，SW2上部梁左下角裂缝和右上角裂缝形成贯通，连梁完全破坏，具有明显的弯剪破坏特征，而后剪力墙墙肢底部受拉区破坏，结构完全丧失承载能力。从整个加载过程中可以看出，裂缝出现之后，结构仍具有很高的抗侧变形能力，其破坏形态属于延性破坏。模型SW3的初始裂缝出现在上部梁的左下角处，随着荷载增加，上部梁、中间梁、下部梁左下角、右上角相继开裂，其裂缝发展与模型SW2十分相似，连梁裂缝均由端部向梁中间发展，裂缝发展持续阶段较长。当荷载增加至一定程度时，模型SW3上部梁裂缝形成贯通，连梁完全破坏，具有明显弯剪破坏特征，而后剪力墙墙肢底部受拉区破坏，结构完全丧失承载能力。从整个加载过程可以看出，裂缝出现以后，结构仍具有较高的抗侧变形能力，其破坏属于延性破坏。

3结论

本文通过对三种不同组成形式的带板连梁剪力墙结构建立精细化数值模型，分析水平荷载下三者的裂缝发展状况，得到结论如下：（1）连梁剪力墙结构在水平荷载作用下，能够表现出良好的延性性能。三者的受力状态区分明显，均表现出典型的弹性状态、屈服状态和极限状态。（2）单连梁剪力墙结构的三个阶段发展较快，屈服阶段明显短于其他两构件，且最终的极限承载力也明显低于其他两构件。（3）双连梁剪力墙结构与三连梁剪力墙结构均具有较长的屈服发展阶段，在破坏过程中能够表现出良好的弯剪破坏特性，且两者的实际裂缝发展过程基本相似。

作者：田慧张海孙益欢郭翰林单位：天津城市建设管理职业技术学院建筑工程系 天津城建大学土木工程学院