一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，该分析方法考虑梁的竖向变形的对混凝土板承载力的影响，通过计算钢筋混凝土板屈服线的位置参数、长梁及短梁的位移系数、钢筋混凝土板的屈服线荷载值、钢筋混凝土板的提高系数，进而获得考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力，该分析方法通过建立新的平衡方程，分析出的钢筋混凝土板的极限承载力与实际试验得出的数据相比较，误差更小，对钢筋混凝土楼盖承载力的研究有着重大意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法


[0001]本专利技术涉及钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，具体涉及一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法。

技术介绍

[0002]承载力的计算对结构、建筑有着重要的意义，而学者们对其的理论研究也从未停止，如屈服线理论，Bailey理论，钢筋应变差方法，但不可否认的是这些理论总是与试验数值符合存在一定误差。
[0003]钢筋混凝土楼盖在正常工作时梁发生竖向变形是一种常见状况，此状况下的板的极限承载力也发生了改变，因此考虑梁的竖向变形计算钢筋混凝土楼盖的承载力有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：在于提供一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，通过该方法分析得出的钢筋混凝土楼盖承载力与实际情况相比误差更小。
[0005]为实现以上目的，本专利技术设计一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其中，由梁所支撑的钢筋混凝土楼盖为矩形双向板构成的钢筋混凝土板，且梁包括长梁、短梁，并以柱进行支撑，其特征在于，钢筋混凝土楼盖承载力分析方法包括以下步骤：
[0006]S1.将钢筋混凝土板等分为四块相同尺寸的矩形区域，并分别针对各块矩形区域，进一步划分为一块直角梯形板块与一块直角三角形板块，并将直角梯形板块编号为该块矩形区域的板块1，将直角三角形板块编号为该块矩形区域的板块2，且各组相邻两矩形区域中板块1和板块2分别沿该两矩形区域之间对接边呈轴对称分布，以及各板块2上的其中一条直角边与钢筋混凝土板边缘重合；
[0007]S2.基于钢筋混凝土板建立用于区分拉压薄膜效应区域的椭圆区域；
[0008]S3.忽略梁的扭转及水平位移，根据钢筋混凝土板的长度L、宽度l、以及配筋参数，确定钢筋混凝土板屈服线的位置参数n，其中钢筋混凝土板的边界条件为两边简支，梁的边界条件为两边简支；
[0009]S4.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l、钢筋混凝土板屈服线的位置参数n，根据梁和钢筋混凝土板的位移计算公式，分别确定长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2；
[0010]S5.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l、钢筋混凝土板屈服线的位置参数n、长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2，根据虚功原理，确定钢筋混凝土板的屈服线荷载值q，其中，钢筋混凝土板所受的竖向荷载为均布荷载；
[0011]S6.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l，根据椭圆区域，确定钢筋混凝土板的薄膜力参数；
[0012]S7.基于钢筋混凝土板的薄膜力参数，根据薄膜效应原理，分别确定板块1、板块2的承载力提高系数、以及板块1、板块2轴力作用引起的承载力提高系数；
[0013]S8.基于板块1、板块2的承载力提高系数、以及板块1、板块2轴力作用引起的承载力提高系数，根据集中力等效原理，确定钢筋混凝土板的提高系数；
[0014]S9.基于钢筋混凝土板的屈服线荷载值q和提高系数，计算钢筋混凝土板的极限承载力，进而获得考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S2中椭圆区域的划分方法为：分别将钢筋混凝土板的长和宽四等分，将钢筋混凝土板划分为16个矩形区域，针对该16个矩形区域，其中心的4个矩形区域共同构成中央矩形区域，经过该中央矩形区域的四个顶点，在钢筋混凝土板上划分一个椭圆形区域，椭圆内部区域为受拉薄膜效应区域，椭圆外部区域为受压薄膜效应区域。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S3中确定的钢筋混凝土板屈服线的位置参数n如下式：
[0017][0018][0019]式中，配筋参数包括预设正交参数μ、钢筋混凝土板的长宽比a、钢筋混凝土板中所划分矩形区域板块2中直角梯形的钝角角度与直角的角度差α。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S4中的长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2计算步骤包括：
[0021]S41:分别计算梁长跨方向和短跨方向的跨中竖向位移，以及钢筋混凝土板的跨中竖向位移：
[0022][0023][0024][0025]式中，q
长
、q
短
、q
板
为钢筋混凝土板上所受均布荷载，E为混凝土弹性模量，I
板
为钢筋混凝土板的惯性矩，I
梁
为钢筋混凝土板的惯性矩，Δ
长
、Δ
短
分别为梁长跨和短跨方向的跨中竖向位移，Δ
板
为钢筋混凝土板的跨中竖向位移；
[0026]S42:基于梁长跨方向和短跨方向的跨中竖向位移，以及钢筋混凝土板的跨中竖向位移，分别计算长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2如下式：
[0027][0028]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S5中的钢筋混凝土板的屈服线荷载值q如下式：
[0029][0030]式中，M
x
、M
y
分别为钢筋混凝土板沿x和y方向上的单位极限弯矩，m1、m2分别为长梁和短梁的单位极限弯矩，b
′
为梁宽，λ1为长梁的位移系数，λ2为短梁的位移系数。
[0031]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S6中的钢筋混凝土板的薄膜力参数包括薄膜力相关量k、薄膜力相关量k
′
、薄膜力相关量k
″
、薄膜力相关量b，其中薄膜力相关量k如下式：
[0032][0033]式中：
[0034][0035][0036][0037]其中，B0为椭圆的短轴长度；
[0038][0039]薄膜力相关量k
′
如下式：
[0040][0041]式中，T0为单位宽度钢筋屈服力，f
c
为混凝土抗压强度，x
c
为边缘压力下薄膜效应的宽度；
[0042]薄膜力相关量k
″
如下式：
[0043][0044]式中：
[0045][0046]薄膜力相关量b如下式：
[0047][0048]其中C1为混凝土压力在屈服线处的合力，T2为钢筋拉力在屈服线处的合力，K为y方
向单位宽度钢筋屈服力与x方向单位宽度钢筋屈服力的比值，α为钢筋混凝土板中所划分矩形区域板块2中直角梯形的钝角角度与直角的角度差。
[0049]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S7中承载力提高系数包括板块1、板块2沿x方向上的承载力提高系数e
1m,x
、e
2m,x
，板块1、板块2沿y方向上的承载力提高系数e
1m,y
、e
2m,y
，板块1、板块2的轴力作用引起的承载力提高系数e
1b
、e
2b
；
[0050]板块1沿x方向上的承载力提高系数e
1m,x
如下式：
[0051][0052]式中：
[0053]M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其中，由梁所支撑的钢筋混凝土楼盖为矩形双向板构成的钢筋混凝土板，且梁包括长梁、短梁，并以柱进行支撑，其特征在于，钢筋混凝土楼盖承载力分析方法包括以下步骤：S1.将钢筋混凝土板等分为四块相同尺寸的矩形区域，并分别针对各块矩形区域，进一步划分为一块直角梯形板块与一块直角三角形板块，并将直角梯形板块编号为该块矩形区域的板块1，将直角三角形板块编号为该块矩形区域的板块2，且各组相邻两矩形区域中板块1和板块2分别沿该两矩形区域之间对接边呈轴对称分布，以及各板块2上的其中一条直角边与钢筋混凝土板边缘重合；S2.基于钢筋混凝土板建立用于区分拉压薄膜效应区域的椭圆区域；S3.忽略梁的扭转及水平位移，根据钢筋混凝土板的长度L、宽度l、以及配筋参数，确定钢筋混凝土板屈服线的位置参数n，其中钢筋混凝土板的边界条件为两边简支，梁的边界条件为两边简支；S4.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l、钢筋混凝土板屈服线的位置参数n，根据梁和钢筋混凝土板的位移计算公式，分别确定长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2；S5.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l、钢筋混凝土板屈服线的位置参数n、长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2，根据虚功原理，确定钢筋混凝土板的屈服线荷载值q，其中，钢筋混凝土板所受的竖向荷载为均布荷载；S6.基于钢筋混凝土板的长度L、宽度l，根据椭圆区域，确定钢筋混凝土板的薄膜力参数；S7.基于钢筋混凝土板所划分的矩形区域的薄膜力参数，根据薄膜效应原理，分别确定板块1、板块2的承载力提高系数、以及板块1、板块2轴力作用引起的承载力提高系数；S8.基于板块1、板块2的承载力提高系数、以及板块1、板块2轴力作用引起的承载力提高系数，根据集中力等效原理，确定钢筋混凝土板的提高系数；S9.基于钢筋混凝土板的屈服线荷载值q和提高系数，计算钢筋混凝土板的极限承载力，进而获得考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力。2.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其特征在于，步骤S2中椭圆区域的划分方法为：分别将钢筋混凝土板的长和宽四等分，将钢筋混凝土板划分为16个矩形区域，针对该16个矩形区域，其中心的4个矩形区域共同构成中央矩形区域，经过该中央矩形区域的四个顶点，在钢筋混凝土板上划分一个椭圆形区域，椭圆内部区域为受拉薄膜效应区域，椭圆外部区域为受压薄膜效应区域。3.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其特征在于，步骤S3中确定的钢筋混凝土板屈服线的位置参数n如下式：于，步骤S3中确定的钢筋混凝土板屈服线的位置参数n如下式：式中，配筋参数包括预设正交参数μ、钢筋混凝土板的长宽比a、钢筋混凝土板中所划分矩形区域板块2中直角梯形的钝角角度与直角的角度差α。
4.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其特征在于，所述步骤S4中的长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2计算步骤包括：S41:分别计算梁长跨方向和短跨方向的跨中竖向位移，以及钢筋混凝土板的跨中竖向位移：位移：位移：式中，q
长
、q
短
、q
板
为钢筋混凝土板上所受均布荷载，E为混凝土弹性模量，I
板
为钢筋混凝土板的惯性矩，I
梁
为钢筋混凝土板的惯性矩，Δ
长
、Δ
短
分别为梁长跨和短跨方向的跨中竖向位移，Δ
板
为钢筋混凝土板的跨中竖向位移；S42:基于梁长跨方向和短跨方向的跨中竖向位移，以及钢筋混凝土板的跨中竖向位移，分别计算长梁的位移系数λ1、短梁的位移系数λ2如下式：5.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其特征在于，所述步骤S5中的钢筋混凝土板的屈服线荷载值q如下式：式中，M
x
、M
y
分别为钢筋混凝土板沿x和y方向上的单位极限弯矩，m1、m2分别为长梁和短梁的单位极限弯矩，b
′
为梁宽，λ1为长梁的位移系数，λ2为短梁的位移系数。6.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋混凝土楼盖承载力分析方法，其特征在于，所述步骤S6中的钢筋混凝土板的薄膜力参数包括薄膜力相关量k、薄膜力相关量k
′
、薄膜力相关量k
″
、薄膜力相关量b，其中薄膜力相关量k如下式：式中：式中：式中：
其中，B0为椭圆的短轴长度；薄膜力相关量k
′
如下式：式中，T0为单位宽度钢筋屈服力，f
c
为混凝土抗压强度，x
c
为边缘压力下薄膜效应的宽度；薄膜力相关量k
″
如下式：式中：薄膜力相关量b如下式：其中C1为混凝土压力在屈服线处的合力，T2为钢筋拉力在屈服线处的合力，K为y方向单位宽度钢筋屈服力与x方向单位宽度钢筋屈服力的比值，α为钢筋混凝土板中所划分矩形区域板块2中直角梯形的钝角角度与直角的角度差。7.如权利要求1所述的考虑梁变形影响的钢筋...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王功臣，巩艳国，冯任坡，蔡林健，卜盼盼，王振坤，王继业，古傲林，聂小亮，赵景帅，韩欢，吴成，部翼翔，任兆卿，
申请(专利权)人：徐州新通预制构件制造有限公司，
类型：发明
国别省市：