现浇混凝土空心楼盖非线性分析

第35卷 第2期2006年 4月

贵州工业大学学报(自然科学版)

JO UR NAL OF G U IZHO U U N IV ERSIT Y O F T ECHNO LOGY

(N atural Science Edition)

Vol.35N o.2

Apr il.2006

文章编号:1009 0193(2006)02 0079 04y

现浇混凝土空心楼盖非线性分析

胡和平1,王 琳1,朱一鸣2

(1.贵州大学土建学院,贵州贵阳550003;2.江西省建设厅,江西南昌330006)

摘 要:现浇混凝土空心楼盖是三维受力板柱体系,两方向截面抗弯刚度不等。本文通过介绍

混凝土本构关系、材料非线性理论,运用国际通用分析软件ANSYS中SOLID65单元对此空

心板进行非线性仿真分析,给出了空心楼盖在竖向均布荷载下最大Mises应力分布、第一批、

第二批裂缝等值线图。

关键词:现浇混凝土空心楼盖;SOLID65;应力;裂缝

中图分类号:T U375 文献标识码:A

0 引 言

近年来,薄壁石棉水泥离心管[1],以下简称 CA-CSP是Centrifugal Asbestos-Cement Sand Pipe的英文缩写(专利技术专利号:ZL03233169X),已在我国多处实际工程中应用。把 CA-CSP管作为填芯管应用于现浇混凝土板中,从而形成一种全新的结构体系:大柱网高层建筑钢筋混凝土正交异性空心大板楼盖[2]。空心大板楼盖具有高次超静定三维空间受力特点[3],属于板系空间结构。高次超静定结构利用手工计算简直是不可能,尤其是非线性分析更是办不到。但如今,随着计算机技术的日益普及,特别是CAD/ CAE/CAM在工程界的日益成熟和普及,极大地提高了工程设计和生产效率。ANSYS是目前世界范围内增长最快的CAE软件,是迄今为止惟一通过ISO9001质量认证的通用分析工程设计软件[6]。本文主要应用ANSYS对空心楼盖进行非线性分析,利用ANSYS中的SOLID65单元来模拟空心楼盖混凝土开裂、压溃。

1 非线性分析理论简介

根据形成原因的不同,结构非线性分析可分为三大类型:材料非线性分析、几何非线性分析和状态非线性分析。本文仅对材料非线性进行重点介绍。材料非线性理论包括两部分:确定材料的应力!应变曲线,选择材料的屈服准则和强化准则[4]。对于每一种具体材料,在一定条件下,应力和应变之间有着确定的关系,这种关系反映材料固有的特性。理想弹塑性力学模型是应用最广泛的模型之一。理想弹塑性力学模型中,材料的应力!应变关系表示为:当 s时, =E ;当 > s时, =E s( s代表屈服应变)。

屈服准则是判断结构处于弹性状态还是处于塑性状态依据。它是结构中某一点由弹性状态转变到塑性状态时各应力分量的组合所满足的条件。在分析塑性问题时,屈服准则是非常重要的关系式。屈服准则是一个可以用来与单轴测试的屈服应力相比较的应力状态的标量表示。知道了应力状态,通过屈服准则就能够确定是否有塑性应变产生。常用的屈服准则有M ises准则、Teresa准则、Drucker-Prager准则等。以M ises准则为例,它和Tresca准则一样,是一种除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服准则。在三维空间中,M ises屈服面是一个以 1= 2= 3为轴的圆柱面,在二维平面里,M ises屈服面是一个椭圆。见图1.在屈服面内部的任何应力状态都是弹性的,屈服面外部的任何应力状态都会引起屈服。除了屈服准则,强化准则也是塑性理论的一个重要组成部分。强化准则描述的是初始屈服准则随着塑性应变的增加是怎样发展的。一般来说,屈服面的变化是以前应变历史的函数,在ANSYS程序中,使用了两种强化准则:等向强化和

y收稿日期:2005-09-20

基金项目:贵州省优秀教育人才省长基金(2001120036)

作者简介:胡和平(1970-),男,江西南昌人,研究生。