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有限元算法和手册算法相比,楼板配筋相差70%?

土木智库 872

前言:

如今各位老铁们对“有限元算法”大体比较看重,兄弟们都需要分析一些“有限元算法”的相关资讯。那么小编同时在网摘上收集了一些有关“有限元算法””的相关文章,希望各位老铁们能喜欢,咱们快快来学习一下吧!

在YJK软件中,混凝土双向板配筋计算方法有三种,分别为手册算法、塑性算法和有限元算法。

普通楼板设计时,部分工程师习惯用手册算法,并认为该种方法偏保守;而有些工程师倾向于采用有限元算法,认为有限元方法更真实。

这两种方法,在计算结果上有何差异呢?手册算法与有限元算法(考虑梁弹性变形)相比,是偏大还是偏小呢?大家都有不同的看法。

让我们闭着眼睛,想一想。

1)手册算法在支座两侧,可能存在不平衡弯矩问题,但对标准跨楼板,不平衡弯矩的问题可以忽略;

2)手册算法,对标准跨楼板采用无差异刚性支座,如果真实情况越接近无差异刚性支座,则两种方法的计算结果越接近。

3)通常情况下,支座不是无差异刚性支座,真实的支座会变形,支座变形会导致导致板支座的弯矩释放,同时板跨中的弯矩增加。所以,相比手册算法,有限元算法(考虑梁弹性变形)板支座配筋减小,板跨中配筋增大。

4)对主次梁楼盖来说,主梁刚度大于次梁,考虑有限元算法,力的分配会从次梁传递到主梁,所以,次梁位置的板支座钢筋减小,主梁位置的板支座钢筋增大。

以下用案例来验证我们的猜想是否正确。

1)手册算法-案例一

上图为某标准跨楼板按手册算法得出的计算配筋,可以看出,楼板被次梁划分为单向板。楼板受力方向支座配筋均为374,非受力方向支座配筋为0,板底受力方向配筋为260,非受力方向为200(0.2%配筋率)。

2)有限元算法(考虑梁弹性变形)-案例一

按有限元法(考虑梁弹性变形),板配筋有较大变化,主框梁位置的板支座钢筋增大(30%),次梁位置的板支座钢筋减小(26.7%),板跨中钢筋有微小变化,X向主梁板支座配筋明显不同。

3)有限元算法-案例一

上面这张图是考虑有限元法但不考虑梁弹性变形的计算结果。同方向支座配筋是一样的。

看到这里,请问,你更相信哪个结果呢?

4)楼板三维变形图

上面是有限元分析的三维变形图,从这张图,我们可以明显看到楼板的变形情况。Y向主梁与Y向次梁变形差异明显,反应在楼板支座配筋上,就是488/274。如果采用相同的支座配筋,是否不妥呢?

5)X向顶板配筋

6)Y向顶板配筋

第一个案例就说到这里。

前段时间,有朋友发我一个模型,问,有限元算法和手册算法对比,楼板配筋相差很大?下面是对比结果。

7)手册算法-案例二

手册算法,支座配筋为381,跨中308.

8)有限元算法-案例二

有限元算法(考虑梁弹性变形),主梁板支座配筋645(增大69%),次梁板支座配筋240(按0.2%构造,相当于减小63%)。

9)楼板弯矩图Mxx-案例二

10)三维变形图-案例二

从上面这张图可以看出,由于X向主梁及Y向次梁刚度均较弱,次梁对楼板的支撑作用非常小,支座配筋仅按构造也就不足为奇。

极端情况,我们明明布置的是双次梁楼盖,但由于刚度不匹配,楼盖变形却犹如一块大板。

关于手册算法与有限元算法,很多人口口相传的经验是:

对规则楼板,二者差异很小;通常情况下,手册算法偏保守;

然而,从上述计算结果来看,事实并非如此。

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