柱子高
10m
,
柱径160cm
,
保护层厚度为5cm
,
沿周边配31
根直径25
的HRG335
级钢筋。
柱子采用C40
混凝土。
柱子的恒载作用下的轴力值为3986kN
。
柱子断面如下图:
做一个柱子的弯矩曲率分析,
极压弯包络分析,
以确定柱子的塑性角是否出规范要求,
同时在地震作用下的弯矩跟轴力能够被柱子的压弯包络线包裹住。
file-new project
新建工程job name
及new project title
中输入"xtract应用
",点Forward>>
按钮进入下一步在Enter Section Name
中输入"圆形截面"
在 Start from
下拉列表中选择 “Template
” 模板列表;
在 Select Units
下拉列表中选择"kN-m
"单位;
点 Forward>>
按钮进入下一步.
Section Information
的两个下拉列表中分别选择“Circular Column
”圆柱形截面Hoop Reinforcing
"横向配置环形箍筋Transverse Reinforcing Bar Size
下拉列表中选择箍筋的直径为12mm
Spacing of Transverse Steel
下撞死表中选择横向箍筋的间距为0.1m
Next>
进入下一步Outside Diameter
中输入柱子的直径为1.6m
Cover Thickness
中输入保护层的厚度为0.05m
Number of Longitudinal Bars
中输入纵向钢筋的根数为31根
Next>
进入下一步在这个界面里面,我们要添加三种材料:
Cover Concrete
为无约束混凝土Column Core Concrete
为约束混凝土Longitudinal Steel
为纵向钢筋
下面一项一项来。
在Material
对话框Cover Concrete
栏点Add View
按扭,
弹出如下的对话框:
按对话框中的数值输入无约束C40
混凝土参数。
下面解释一下各个参数的含义:
28 Day Compressive Strength
—> 对应于中国规范就取28天抗压强度标准值。查规范可知这个值为26.8 e3 Kpa
Tension strength
—> 我们不考虑无约束混凝土抗拉强度,所以此处我们输 0
便可。Yield Strain
—> 混凝土的屈服强度,我们取0.001
就比较合适了。Crushing Strain
—> 极限压应变,我们取0.003
,你也可以取0.004,但我建议取0.003(因为我们取的是设计值)。当然,这个参数对你的整个结果影响应该是很小的。Spalling Strain
—> 混凝土剥落应变,这个值可以采用程序提供的0.006
这个值。Post Crushing Strength
—> 剥落后的抗压强度,这个值当然取 0
是最合适的。Failure Strain
—> 结构破坏应变,这个值我们应当取一个比剥落应变更大的值,不妨取1.0 or 1.1
。Concrete Elastic Modulus
—> 混凝土弹性模量,这个值当然按规范取 3.25 e7 KPa
。至此,无约束混凝土的参数的输入已经解释完毕。
View
按扭,可看到无约束混凝土应力应变曲线;apply
按钮完成无约束C40混凝土的定义;Material
定义对话框。在Material
对话框Column Core Concrete
栏点New
按钮
弹出如下定义约束混凝土对话框:
我们需要在这个对话框中输入下面的 除了 = 之外 的其它的参数的输入。
因为当你定义完无约束混凝土后,下面这个定义约束混凝土对话框的红色等号的数值会自动生成。所以,我们所需要的仅仅是完成其它参数的填写。读者只需要按照下图所示的数值填写好相应的参数便可。
下面解释一下各个参数的含义:
28 Day Compressive Strength
—> 这个对应于中国规范就取28天抗压强度标准值。查规范可知这个值为26.8 e3 Kpa
Tension strength
—> 我们不考虑无约束混凝土抗拉强度,所以此处我们输 0
便可。Confined Concrete Core Strength
—> 约束混凝土抗压强度,程序已经自动计算出来。但是你应该清楚,这个家伙是怎么来的,至少你应该明白,这个家伙的值肯定是大于28天抗压强度标准值的,不然,就是软件本身出错了。请参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式:Yield Strain
—> 约束混凝土的屈服应变,注意,这个值不能再输入无约束混凝土的屈服应变了,很明显,约束混凝土的屈服应变肯定要大于无约束混凝土的屈服应变(0.001)的。那这个值怎么输才好的,我们可以取峰值压应力下所对应的应变值的70%,那么峰值压应力下所对应的那个峰值压应变又该怎么计算呢?还是参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式,经计算得到这个值为3.75e-3
。Crushing Strain
—> 约束混凝土的极限压应力,虽然这个值程序能自动给你,但是你仍然要知道它是怎么来的,参看范立础老先生写的《桥梁延性抗震》这本书的第148页。即如下图所示的公式:Concrete Elastic Modulus
—> 混凝土弹性模量,这个值当然按规范取 3.25e7KPa
。约束混凝土的参数的输入已经解释完毕。
Material
对话框Longitudinal Steel
栏点Add New
按钮,下面解释各个参数的含义:
Yield Stress
—> 钢筋屈服强度,这里取 335 e3 KPa
就合适了,这是规范上确切可查的值。Fracture Stress
—> 钢筋极限抗抗强度,这里取490 e3 KPa
就合适了,这是规范上确切可查的值。Strain at onset of Strain Hardening
—> 钢筋硬化时对应的应变,这个值取经验值0.01
就可以了。来源,只能说这是个试验加经验的一个总和。Failure Strain
—> 钢筋的极限拉断应变,取大一点,取个1.0
。Steel Elastic Modulus
—> 钢筋的弹性模量,这个值按规范取2.0 e8 KPa
。Material
定义对话框。Next>
进入下一步Create Section
按钮,点Next>
进入程序主界面,如下图所示:点菜单Loading -> Moment Curvature
,弹出弯曲曲率分析加载对话框
在Loading Name
中输入"弯矩曲率分析
"
单击Applied First Step Loads
组合框中的Axial Load
前的单选按扭
并在其后输入3986 kN
(初始轴力)
单击Incrementing Loads
组合框中的Moment About X-Axis(Mxx)
单击Moment Rotation Options
组合框中的Calculate Moment Rotation
前的单选按扭。
在Plastic Hinge Length
中输入1.6m(塑性铰长度取1倍柱子直径)
。
在Graphics Options
组合框中勾选Show Graph
、Show animation
按扭,以便计算时能看到图片及动画。
再点Apply
完成弯矩曲率分析的荷载的施加。
Loading -> PM Interaction
,弹出弯矩轴力压弯包络施加荷载对话框,如下图所示Loading Name
中输入"压弯包络分析
"Number of Points
中输入25
Graphics Options
组合框中勾选Show Graph
、Show Animation
按扭,以便计算时能看到图片及动画Apply
完成弯矩轴力荷载的施加有人可能会问,什么都没有看到,也没有看到弯矩与轴力值的输入。因为我们要得出这个截面的压弯包络,所以我们算的只是这个截面的弯矩轴力的抗力,即,能抵抗的最不利的(弯矩,轴力)组合(点)。
荷载施加完成后,我们将在工程管理的树形菜单下看到如下图所示的界面,从下图可以看出荷载已经施加成功。
接下来运行程序,进行加载分析
点 (像闪电一样的图案)按扭,进行分析,
分析完成后可以看到如下图所示的图片及动画(程序可见)。
很明显,从下图可以看出,弯矩曲率曲线、压弯包络图已经绘制出来:
单击树形菜单下面的Analysis Report
输出如下所示的结果报告:
接下来,你可以根据你的地震有限元计算模型得到的内力、位移去看看你的值是否在下面结果报告范围内。