钢筋混凝土结构楼板有限元网格剖分尺度探讨（1）

钢筋混凝土结构楼板有限元网格剖分尺度探讨（1）【图片不知道如何贴】图文版 http://magicstructure.spaces.live.com/blog/cns!AB3B9BC3F228E06B!848.entry
1：钢筋混凝土结构楼板有限元网格剖分尺度探讨，是不是越细越好？！过犹不及，适可而止。众所周知，混凝土的有钢筋和混凝土混合而成，混凝土由骨料组合成，骨料的颗粒直径尺度在5~25mm之间，经常见到有初学者将混凝土结构剖分到这个尺度，显然，已经过了头。那么如何选择合适的尺度呢，就楼板来讲普通的工业民用建筑的楼板尺度基本在8m以下，通常在4m以下，配筋间距150~200之间，楼板的厚度80~200之间，这样以来合理的剖分尺度就应该在楼板的厚度和钢筋间距作为基数200，400，800，1000等。如下图可以看出来，尺度在1000，400，200的有限元计算分析（sap2000 计算），在主要的关键点把握，钢筋的间距2倍，楼板厚度的5倍左右，也就是500左右足以把握本质特征。
对于剪力墙单元 墙体厚度200～1000之间 ，那么单元的剖分基本在2～5h，h为墙体的厚度，也就是500～2000之间，比较合适。

从板的应力分析可以看出为什么在阴阳角处布置放射钢筋，沿拉力线布置钢筋。
不过我认为既然支座钢筋是跨中最大弯矩确定，如角部的钢筋是两个方向（xy）的矢量和，放射钢筋就没有太大的必要。

2：正确认识有限元计算结果与通常条带法等简化计算方法的结果差异的关键：混凝土的属性，和楼板的属性。

有限元计算一般不考虑:a 计算板的抵抗弯矩时，忽略了钢筋应变硬 b大变形的楼板拱壳膜作用。这样以来弹性设计的楼板通常在极限承载力方面与实际实验相比有一定的安全储备。建议采用塑性铰线理论计算楼板配筋。基于以上两点混凝土的楼板承载力大有可挖掘，尤其是双向板。

ast1有限元计算配筋656mm2/m，表格法计算611mm2/m，

ast2有限元计算配筋586mm2/m，表格法计算560mm2/m，

基本可以看出来，最大部分在仅仅中间部分，而不是在全部，构造等其它原因支座配筋间距一样。



3：异形楼板的配筋，如圆形楼板，椭圆形楼板，L形的简化计算方法。

L形可以分割为两个单项的配筋，三角形可以折合为四边形配筋，图解法基本原理：采用边界类似的图形包络异型楼板

以下仅仅以椭圆形楼板设计案例：楼板厚度120，四边简支，C30，HPB235，c=20，荷载恒载6kN/m2，活载2kN/m2。

实际配筋682，以上分析可知：采用图形包络法，计算分析异形楼板结构方便快捷。

结构概念 楼板荷载的传递

4：集中线荷载下配暗梁是刻舟求剑。

集中线荷载10kN/m，通常部分老工程师喜欢在集中荷载下布置两根16~20钢筋，可谓刻舟求剑。

原因是，在刚度没有根本改变的前提下，集中线荷载对垂直于荷载方向的配筋会有较大的影响（以上对比分析可以看出），而自身方向不会有较大的影响，原来的作法只能使头疼医头，不但没有有效提高安全度，相反白白又增加了两根钢筋的重量！！

合理的作法是适当增加荷载传导方向上的配筋。

[ 本帖最后由 magicstructure 于 2010-5-21 17:16 编辑 ]