一種對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法。首先假設(shè)：1）在動(dòng)力時(shí)程過(guò)程中構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋吸收的能量不隨鋼筋面積而變化；2）鋼筋本構(gòu)關(guān)系為雙線性模型,在大震輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)多通過(guò)構(gòu)件耗能來(lái)消耗地震的輸入能量，構(gòu)件消耗的能量大小表現(xiàn)為截面內(nèi)材料的本構(gòu)關(guān)系滯回耗能大小,根據(jù)假定，構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋應(yīng)變一旦大于屈服應(yīng)變，表明鋼筋出現(xiàn)屈服，此時(shí)鋼筋吸收能量為EA。計(jì)算剛剛處于屈服狀態(tài)的鋼筋包含能量EB，根據(jù)能量等效原則建立方程，再逐步推導(dǎo)對(duì)應(yīng)構(gòu)件性能狀態(tài)所需鋼筋面積。本發(fā)明能計(jì)算出符合構(gòu)件截面處于不同性能目標(biāo)的鋼筋面積，可直接指導(dǎo)任何一個(gè)實(shí)際工程的應(yīng)用，改變了目前需大量耗時(shí)重新計(jì)算的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，特別是涉及結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)時(shí)基于大震彈塑性結(jié)果復(fù)核構(gòu)件配筋的方法，屬于對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法的創(chuàng)新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)特別復(fù)雜不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)是確定結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)和合理的關(guān)鍵手段之一。結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)方案的特殊性，選用適宜的抗震性能目標(biāo)，并復(fù)核三個(gè)不同水準(zhǔn)下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能狀態(tài)，尤其是在大震作用下結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的性能狀態(tài)復(fù)核?，F(xiàn)階段，建筑結(jié)構(gòu)整體的大震分析不僅對(duì)計(jì)算機(jī)硬件配置要求甚高，而且大震彈塑性求解頗為耗時(shí)，如某250m超高層結(jié)構(gòu)，計(jì)算一條30s地震波單方向輸入時(shí)，需要耗時(shí)30個(gè)小時(shí)，計(jì)算這類(lèi)結(jié)構(gòu)，以7條波的話總需耗時(shí)2940小時(shí)。況且，一旦出現(xiàn)構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋的性能狀態(tài)不符合擬定的性能目標(biāo)，常見(jiàn)做法是加大截面的配筋大小，重新計(jì)算復(fù)核，此時(shí)重新計(jì)算所需的時(shí)間成本將很難滿足實(shí)際工程的使用要求。而有關(guān)如何計(jì)算對(duì)應(yīng)不同性能狀態(tài)所需的鋼筋面積的研究也很少見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法。本發(fā)明也可 以用于確定不同性能狀態(tài)所需的鋼筋面積。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，首先假設(shè):1)在動(dòng)力時(shí)程過(guò)程中構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋吸收的能量不隨鋼筋面積而變化；2)鋼筋本構(gòu)關(guān)系為雙線性模型，在大震輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)多通過(guò)構(gòu)件耗能來(lái)消耗地震的輸入能量，構(gòu)件消耗的能量大小表現(xiàn)為截面內(nèi)材料的本構(gòu)關(guān)系滯回耗能大小，根據(jù)假定，構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋應(yīng)變一旦大于屈服應(yīng)變，表明鋼筋出現(xiàn)屈服，此時(shí)鋼筋吸收能量為4。計(jì)算剛剛處于屈服狀態(tài)的鋼筋包含能量4，根據(jù)能量等效原則建立方程，再逐步推導(dǎo)對(duì)應(yīng)構(gòu)件性能狀態(tài)所需鋼筋面積。
[0005]本發(fā)明對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，具體過(guò)程如下:
I)鋼筋部分能量E的計(jì)算分析
假定鋼筋面積為疋，鋼筋已經(jīng)屈服，時(shí)程過(guò)程中其最大受拉應(yīng)變?yōu)镾s，鋼筋部分總的能量為式(I):
E = Fx ?； = f σ^4 die L)⑴
J ^s
式中F為鋼筋對(duì)應(yīng)的軸力，U為鋼筋軸向的變形量，為鋼筋應(yīng)變對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，L為長(zhǎng)度。對(duì)構(gòu)件而言，As和L都是常數(shù)，則式(I)可以寫(xiě)成式(2):
￡ = F κ?' = A /I Cr r/if； )(2).S J ;.- S根據(jù)上式可知:
E = AsLSA(3)
式中&、Sb為鋼筋材料吸收的能量；
公式(3)表明構(gòu)件長(zhǎng)度一致時(shí)，能量大小只與鋼筋面積、鋼筋應(yīng)力應(yīng)變包含的面積大小相關(guān)。此外，鋼筋的本構(gòu)關(guān)系一旦確定，應(yīng)力應(yīng)變包含的面積可以用應(yīng)變來(lái)表達(dá)，總之，在能量不變的前提下，可以通過(guò)調(diào)整鋼筋面積來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼筋所要達(dá)到的應(yīng)變狀態(tài)。
[0006]2) Ea與Eb的計(jì)算分析
鋼筋面積為Asl和As2的同一根構(gòu)件，時(shí)程過(guò)程中面積為Asl的鋼筋進(jìn)入塑性，其最大受拉應(yīng)變?yōu)椋?，時(shí)程過(guò)程中面積為As2的鋼筋剛剛進(jìn)入屈服，則根據(jù)式(3)，則
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，首先假設(shè):1)在動(dòng)力時(shí)程過(guò)程中構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋吸收的能量不隨鋼筋面積而變化；2)鋼筋本構(gòu)關(guān)系為雙線性模型，在大震輸入時(shí)，結(jié)構(gòu)多通過(guò)構(gòu)件耗能來(lái)消耗地震的輸入能量，構(gòu)件消耗的能量大小表現(xiàn)為截面內(nèi)材料的本構(gòu)關(guān)系滯回耗能大小，其特征在于根據(jù)假定，構(gòu)件截面內(nèi)鋼筋應(yīng)變一旦大于屈服應(yīng)變，表明鋼筋出現(xiàn)屈服，此時(shí)鋼筋吸收能量為A，計(jì)算剛剛處于屈服狀態(tài)的鋼筋包含能量盡，根據(jù)能量等效原則建立方程，再逐步推導(dǎo)對(duì)應(yīng)構(gòu)件性能狀態(tài)所需鋼筋面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，其特征在于具體過(guò)程如下: 1)鋼筋部分能量E的計(jì)算分析 假定鋼筋面積為疋，鋼筋已經(jīng)屈服，時(shí)程過(guò)程中其最大受拉應(yīng)變?yōu)镾s，鋼筋部分總的能量E為式(I):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)應(yīng)構(gòu)件不屈服性能狀態(tài)所需鋼筋面積的配筋方法，其特征在于上述構(gòu)件截面內(nèi)材料為鋼筋、混凝土。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK103967161SQ201410219233
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】林超偉, 王興法 申請(qǐng)人:香港華藝設(shè)計(jì)顧問(wèn)(深圳)有限公司