考虑湿度分布的巨型组合构件收缩徐变计算方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑湿度分布的巨型组合构件收缩徐变计算方法，包括以下步骤：(1)根据构件所处的环境湿度以及构件龄期条件，获得构件截面随龄期变化的湿度分布数据；(2)根据截面的材料组成、徐变参数与受力特点对构件进行纤维单元划分，计算每个纤维单元的面积、形心坐标以及纤维单元形心处的湿度变化情况；(3)计算每个纤维单元的弹性应变；(4)计算每个纤维单元的初始应力，根据收缩徐变模型计算每个不同湿度分布的纤维单元的非弹性收缩徐变应变；(5)计算其虚拟应力，再根据虚拟应力积分得出虚拟内力，通过虚拟内力得出构件整体的应变值。与现有技术相比，本发明专利技术具有计算过程简明、结果准确等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，包括以下步骤：(1)根据构件所处的环境湿度以及构件龄期条件，获得构件截面随龄期变化的湿度分布数据；(2)根据截面的材料组成、徐变参数与受力特点对构件进行纤维单元划分，计算每个纤维单元的面积、形心坐标以及纤维单元形心处的湿度变化情况；(3)计算每个纤维单元的弹性应变；(4)计算每个纤维单元的初始应力，根据收缩徐变模型计算每个不同湿度分布的纤维单元的非弹性收缩徐变应变；(5)计算其虚拟应力，再根据虚拟应力积分得出虚拟内力，通过虚拟内力得出构件整体的应变值。与现有技术相比，本专利技术具有计算过程简明、结果准确等优点。【专利说明】
本专利技术涉及一种建筑收缩徐变计算方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
由于混合结构可以有效地将钢与混凝土进行结构组合，综合经济效益、防灾、抗风、抗震及防连续破坏等性能非常优越的特点，混合结构体系在超高层建筑中得到广泛应用。巨型框架中的巨柱与核心筒中的剪力墙等巨型竖向构件由于承载较大的竖向力，截面尺寸巨大，且为了更好地满足承载力及轴压比要求，巨型竖向构件一般采用型钢与混凝土组合构件。巨型组合构件除受荷载作用外还受到非荷载作用，主要包括混凝土的收缩和徐变、结构温度变化、地基差异沉降。竖向荷载的差异性、构件截面受力性能的差异性、非荷载效应的时变性以及超高层建筑的超前施工，会引起构件之间的竖向变形差异。混合结构的一个突出特点是核心筒采用混凝土材料，外框架采用钢或者含钢率较高的截面形式。混凝土材料有收缩和徐变的特性，这将引起结构的进一步竖向变形差异。由于累积效应，随着超高层建筑的高度不断增加，收缩、徐变等非荷载效应引起的竖向变形差异也会不断增大，并在顶层达到最大。竖向变形差异对超高层建筑的结构构件和非结构构件均有不利影响。竖向变形差异会导致幕墙、隔墙、机电管道和电梯等非结构构件受损，造成耐久性和建筑外观方面的问题；竖向差异变形将影响楼屋面的水平度，在联系巨柱和核心筒的水平构件(如伸臂桁架)中引起附加内力，从而导致竖向构件的内力重分布，严重时会导致结构局部失效或者不适宜于继续使用，造成较大的经济损失。在目前关于巨型组合构件的结构设计中，存在以下问题:一是设计时没有考虑构件截面的湿度分布对收缩徐变非弹性应变的影响，使预测结果不准确；二是选用的混凝土收缩徐变预测模型落后，预测值不准确；三是竖向变形的过程中没有考虑偏心荷载的作用，偏心荷载产生的弯矩同样会使竖向构件变形不均匀，对水平构件产生次弯矩的影响。随着超高层建筑的广泛应用，由于巨型组合构件的性能优于普通混凝土构件，巨型组合构件在超高层混合结构体系中应用越来越广泛。然而，相关实验显示，如果用预测普通混凝土构件竖向变形的方法预测巨型组合构件得到变形值将会偏大。由于巨型组合构件中的内埋型钢阻碍了混凝土中湿度向外扩散，使得巨型组合构件中的湿度分布不同于普通混凝土构件，因而使得巨型组合构件的长期竖向变形亦不同于普通混凝土构件。然而，目前在实际的巨型组合构件的设计中，并没有真正考虑型钢对于混凝土中湿度的阻碍作用。目前所有混凝土的收缩徐变计算模型都没有考虑不同湿度分布对收缩、徐变计算的影响。如AC1、CEB-FIP以及B3模型中所建议的收缩、徐变计算的模型都是假设整个构件截面的湿度都是均匀的。实验表明，用CEB-FIP模型分别计算巨型组合构件和普通混凝土构件的竖向变形，与实际结果相比，普通混凝土构件的计算值与实际结果吻合较好，但是巨型组合构件的计算值与实际结果相差较多，考虑不同湿度分布之后的修正计算模型的计算结果与实际值较为接近。超高层结构中的巨柱以及核心筒等巨型组合构件通常是由内埋的组合型钢与混凝土构成的。组合型钢一般都含有封闭区域，使其内部的混凝土处于密闭状态。由于巨型组合构件中的组合型钢阻碍了混凝土中湿度向外扩散，使得巨型组合构件中的湿度分布不同于普通混凝土构件，因而使得巨型组合构件的长期竖向变形亦不同于普通混凝土构件。然而，目前在实际的巨型组合构件的设计中，并没有真正考虑型钢对于混凝土中湿度的阻碍作用，因此用计算普通混凝土柱的收缩徐变计算模型计算，会过高的估计巨型组合构件的竖向变形。因此，计算巨型组合构件的竖向变形时，有必要考虑截面的不同湿度分布的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种计算过程简明、结果准确的，适用于由内埋的组合型钢与混凝土构成的巨型组合构件。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种，包括以下步骤:(I)根据构件所处的环境湿度以及构件龄期条件，获得构件截面随龄期变化的湿度分布数据；(2)根据截面的材料组成、徐变参数与受力特点对构件进行纤维单元划分，计算每个纤维单元的面积、形心坐标以及纤维单元形心处的湿度变化情况；(3)计算每个纤维单元的弹性应变；(4)根据构件的弹性应变和材料的弹性模量，计算每个纤维单元的初始应力，根据收缩徐变模型计算每个不同湿度分布的纤维单元的非弹性收缩徐变应变；(5)根据每根纤维单元的收缩徐变应变计算其虚拟应力，再根据虚拟应力积分得出虚拟内力，通过虚拟内力得出构件整体的应变值。所述的构件截面随龄期变化的湿度分布数据具体为:【权利要求】1.一种，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据构件所处的环境湿度以及构件龄期条件，获得构件截面随龄期变化的湿度分布数据； (2)根据截面的材料组成、徐变参数与受力特点对构件进行纤维单元划分，计算每个纤维单元的面积、形心坐标以及纤维单元形心处的湿度变化情况； (3)计算每个纤维单元的弹性应变； (4)根据构件的弹性应变和材料的弹性模量，计算每个纤维单元的初始应力，根据收缩徐变模型计算每个不同湿度分布的纤维单元的非弹性收缩徐变应变； (5)根据每根纤维单元的收缩徐变应变计算其虚拟应力，再根据虚拟应力积分得出虚拟内力，通过虚拟内力得出构件整体的应变值。2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的构件截面随龄期变化的湿度分布数据具体为: 3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的对构件进行纤维单元划分的规律为: (1)根据不同的湿度分布划分不同的纤维单元； (2)截面内的混凝土与钢材划分为不同的纤维单元； (3)对于不同的受力形式，纤维划分的简化程度不同:对于轴心受压构件，按湿度分布不同以及材料的不同划分纤维；对于偏心受压构件，在满足轴心受压构件纤维划分原则的前提下，偏心受压构件根据偏心力作用的位置划分纤维单元:若偏心压力作用在截面的对称轴上，则相同材料垂直于对称轴方向的应力是相同的，将纤维单元沿着该对称轴方向均匀划分；若偏心压力作用在截面的任意位置，则根据截面的形状特征将截面沿不同方向划分为多个纤维单元。4.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的步骤3)中，计算每个纤维单元的弹性应变具体为: 各纤维单元截面上形心(x，y)处的纤维应变ε (x,y)可以用截面形心位置的弹性应变ε C1和绕截面形心轴的曲率(fpfU表达为: 5.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的步骤4)中的收缩徐变模型为Β3模型。6.根据权利要求1所述的一种，其特征在于，所述的步骤4)中计算非弹性收缩徐变应变的具体步骤为: 假设纤维单元轴向受压，加载龄期为t'时，常应力作用下的应变ε (t)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑湿度分布的巨型组合构件收缩徐变计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据构件所处的环境湿度以及构件龄期条件，获得构件截面随龄期变化的湿度分布数据；(2)根据截面的材料组成、徐变参数与受力特点对构件进行纤维单元划分，计算每个纤维单元的面积、形心坐标以及纤维单元形心处的湿度变化情况；(3)计算每个纤维单元的弹性应变；(4)根据构件的弹性应变和材料的弹性模量，计算每个纤维单元的初始应力，根据收缩徐变模型计算每个不同湿度分布的纤维单元的非弹性收缩徐变应变；(5)根据每根纤维单元的收缩徐变应变计算其虚拟应力，再根据虚拟应力积分得出虚拟内力，通过虚拟内力得出构件整体的应变值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕，严从志，姜世鑫，郁冰泉，施赛金，周瑛，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：