問題描述:
請問,如何在 SAP2000 中考慮混凝土構件的配筋率對徐變分析的影響?
解答:
在 SAP2000 v20 及后續(xù)版本中,用戶可針對混凝土構件(包括桿件和板殼)指定用于徐變分析的縱向配筋率,以此考慮混凝土配筋對其徐變效應的影響,如下所示。具體操作路徑為:【指定>框架>配筋率-徐變分析】或【指定>面/面積>配筋率-徐變分析】。
對于混凝土構件的徐變效應,SAP2000 引入配筋修正系數(Steel
Reinforcement Correction Factor)Rcf,用于考慮在徐變分析中混凝土配筋對其應變的影響。具體來講,Rcf 為徐變分析的每個分析步中應變增量的縮放系數。例如,在 ti-1 至 ti 之間的分析步中,混凝土配筋對應變增量的調整如下所示。
其中,εcc(ti) 和 εcc(ti-1) 分別為 ti 和 ti-1 時刻的總應變。Rcf (ti-1, ti) 的計算公式如下所示:
其中,ρgen 稱為廣義配筋率。對于混凝土徐變引起的軸向應變,廣義配筋率等于縱向配筋率,即:鋼筋面積與截面毛面積的比值。n(ti-1, ti) 為鋼筋剛度與混凝土剛度的比值,計算公式如下所示:
關于混凝土構件的配筋率對其徐變影響的更多內容,詳見 SAP2000 技術手冊《S-TN-ECS-001》,默認安裝路徑為:c:\Program
Files\Computers and Structures\SAP2000 21\Manuals\Technical Notes。
最后,為了驗證上述配筋率對混凝土徐變的影響,對比如下所示的兩根懸臂梁在水平拉力作用下的自由端位移。注意,此二者除用于徐變分析的配筋率有所不同(0.01 vs 0.00)外,其它因素(包括構件、荷載及支座條件等)完全相同。
從下圖所示的『位移-時間』曲線可以看出,指定混凝土配筋率為 0.01 的懸臂梁(#59)在水平拉力(100kN)作用下,其自由端(#38 節(jié)點)位移小于零配筋率的懸臂梁(#33),且時間越長二者差距越大。這表明,混凝土構件的配筋可以有效延緩或減小由于徐變效應而產生的附加應變。