連梁配筋加強對帶施工縫的改善作用研究

楊益

摘要：針對剪力墻結(jié)構(gòu)施工中存在的施工縫問題，采用ansys軟件，建立了模型，通過改變連梁主鋼筋的截面面積，研究了增強連梁主筋配筋對施工縫的改善作用。并對兩種方法的計算結(jié)果進行了比較研究，通過對比發(fā)現(xiàn)，單純改變這種方式，對施工縫的改善作用不明顯。所以，實際施工工作中，應(yīng)該嚴格按照圖紙要求作業(yè)，盡量少留，或者不留施工縫。對施工縫的研究、施工有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)；連梁；施工縫；有限元

往往由于施工工藝的原因，導(dǎo)致本來是一體的結(jié)構(gòu)，不能一次施工，所以就產(chǎn)產(chǎn)生了施工縫。連梁是一種剪力墻結(jié)構(gòu)中常見的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件，連梁工作中雖然是一種保持高層建筑墻肢穩(wěn)定性的構(gòu)件，而地震中往往成為耗能構(gòu)件，是首先被期望用來耗散地震能量的構(gòu)件。但是結(jié)構(gòu)施工中，施工縫如果本身由于施工的原因?qū)е聞偠忍睿瑧?yīng)該來說就失去了耗能的功能，所以，研究連梁施工縫也有一定的現(xiàn)實意義。國內(nèi)對施工縫的研究起步比國外晚，主要是南京工業(yè)大學、重慶大學、西安建筑科技大學，河北工業(yè)大學等高校及一些施工單位技術(shù)人員，對施工縫開展了很多研究。近年來由于地震頻發(fā)，關(guān)于施工縫的研究逐漸變多，也取得了較好的計算結(jié)果。但是關(guān)于連梁的施工縫研究不多，施工中經(jīng)常遇到施工縫的留置、加強處理的難題。本文針對實際工程中的這個問題，采用加強連梁的主鋼筋的截面面積的方法，采用ansys 軟件，對連梁主筋加強對施工縫對結(jié)構(gòu)的連梁的不利影響進行了研究。

1研究現(xiàn)狀

1.1 研究方法

高校的研究，目前主要有兩種研究方法，一種是實驗研究，一種是數(shù)值研究，一種是理論研究。數(shù)值研究往往由于成本低，計算效果好，能快速的得到比較有益的計算結(jié)果，并由此得到結(jié)論，同時也在驗證理論研究成果方面，有優(yōu)勢。這里，也采用數(shù)值計算的方法研究。施工技術(shù)研究主要著眼于施工規(guī)范、構(gòu)造措施和施工經(jīng)驗分析，因為實際工程十分復(fù)雜，往往使得施工單位手足無措。所以，施工技術(shù)人員急需加強對施工縫的理論研究。

1.2 計算軟件

Ansys軟件是一種國際著名的大型研究軟件之一，日益被廣泛應(yīng)用于數(shù)值計算中。

1.3混凝土單元

通常有三種方法：整體式模型，分布式模型，以及兩者的組合。分布式模型比較常用，這里做一介紹，分布式模型先對混凝土單元劃分網(wǎng)格，然后通過連接混凝土單元的節(jié)點，用link8 桿單元建立鋼筋。根據(jù)ansys用戶手冊，混凝土單元的單元介紹如圖1所示。

2算例

2.1建立模型

建立如下圖所示的連梁模型，它由兩個墻肢，一個連梁組成。在兩和墻的交界處設(shè)置施工縫。將模型的下部全約束。建立的模型如圖2、圖3所示。

2.2鋼筋和混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線

混凝土采用solid65單元，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖4所示：

鋼筋采用link180單元，采用的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖5所示：

2.3計算結(jié)果分析

這里改變連梁的主筋的截面面積，具體就是改變主筋的實常數(shù)。

2.3.1 001模型的計算結(jié)果

圖6為001模型的第一主應(yīng)力分布云圖，可知，第一主應(yīng)力的最大值為8.06MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-24.89MPa。左側(cè)墻肢的右下部的第一主應(yīng)力最大。

第二主應(yīng)力的最大值為0.6MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-27.1MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的第二主應(yīng)力最大。施工縫兩側(cè)，即墻肢與連梁交接處應(yīng)力出現(xiàn)突變。（如圖7）

可知，米塞斯應(yīng)力的最大值為20.09MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-0.25MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的應(yīng)力最大。（如圖8）

在軟件中同一階段出現(xiàn)的裂縫用同一種顏色表示，彩色點分布的范圍表示整個墻肢上、連梁上的裂縫開展情況。由圖9可知，在這種情況下裂縫開展的很多，連梁失效。

2.3.2 002模型的計算結(jié)果

圖10為002模型的第一主應(yīng)力分布云圖，可知，第一主應(yīng)力的最大值為7.57MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-21.14MPa。

第二主應(yīng)力的最大值為0.77MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-22.84MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的第二主應(yīng)力最大。施工縫兩側(cè)，即墻肢與連梁交接處應(yīng)力出現(xiàn)突變。（如圖11）

可知，米塞斯應(yīng)力的最大值為20.09MPa，第一主應(yīng)力的最小值為-0.166MPa。也表現(xiàn)為左側(cè)墻肢的右下部的應(yīng)力最大。（如圖12）

在軟件中同一階段出現(xiàn)的裂縫用同一種顏色表示，彩色點分布的范圍表示整個墻肢上、連梁上的裂縫開展情況。

2.3.3 001模型和002模型的對比分析

通過以上計算結(jié)果的對比可知，當改變連梁的主筋的界面面積時，兩個模型的計算結(jié)果的分布規(guī)律基本一致。002模型的列出來各項應(yīng)力的下限都比001模型略有降低，但是所列出的各項應(yīng)力的上限則基本相同。另外通過對比，尤其是對米塞斯應(yīng)力的對比結(jié)果可知，貫穿施工縫的腰鋼筋、主筋還是對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的加強作用，變小為同一根鋼腰筋、主筋的連梁部分和墻肢部分的應(yīng)力有很多很接近的部分，即同一根鋼筋使得梁和墻肢混凝土的連接更加緊密，起到了對施工縫兩側(cè)的連梁和墻肢加固作用，但是通過改變主筋截面面積的方法，對施工縫的加固作用不明顯。

3結(jié)論及展望

針對剪力墻結(jié)構(gòu)施工中存在的施工縫問題，采用ansys軟件，建立了模型，通過改變連梁主鋼筋的截面面積，研究了增強連梁主筋配筋對施工縫的改善作用。并對兩種方法的計算結(jié)果進行了比較研究，通過對比發(fā)現(xiàn)，單純改變這種方式，對施工縫的改善作用不明顯。所以，實際施工工作中，應(yīng)該嚴格按照圖紙要求作業(yè)，盡量少留，或者不留施工縫。對施工縫的研究、施工有一定的參考作用。

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