梁上的活载为:
q3?2.5?4?10kN/m?1020kg/m
在计算地震作用时梁上的等效质量为:
qe?q1?0.5q3?2870kg/m
根据以上数据,保护层厚度取30mm,用PKPM进行配筋计算得到的梁柱配筋结果分别为:
图 2.2 梁柱配筋图
为了在实际计算中使非线性状态更早的出现,在建模时对柱各边各抽掉一根钢筋,即实际建模时柱只使用了9根纵筋。
3、钢筋混凝土结构模型
3.1材料参数选定
纤维单元的基本思路是将截面化分成多个小的截面如下图:
图 3.1 纤维单元示意图
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每个小的截面满足单轴受力的原则,整个截面满足平截面假定。图3-1反应一对于钢筋混凝构件建模的一般思路:考虑三种材料,分别为核心混凝土、保护层混凝土、钢筋。核心混凝土由于受箍筋的约束强度、延性等材料性态都比保护层混凝土好,这样建模的好处是通过材料的不同来反应箍筋对混凝土的约束,就不用去处理钢筋和混凝土之间的相互作用,达到即能保证计算精度也能减小计算量的目的。本次计算中混凝土选用concrete02,钢筋选用steel01,其本构如下:
(1)Concrete02混凝土材料骨架曲线采用采用修正的Kent-Park模型:
????????2????Kfc?2??????0????0????0???0????????fc??cu??Kf1?(???)?0????cu ?c?0??0.2Kfc??0??cu???sfyh??K?1? ?? (3-1)
fc??其中K为考虑约束混凝土的强度增强系数,?s为体积配箍率,fyh为箍筋屈服强度。其滞回关系示意图如图3.2所示,参数意义见下文。
图3.2 concrete02滞回示意图
(2)钢筋采用双折线模型:
????Es?0????y ?????bEs(???y)?y????u (3-2)
其中,Es为钢筋初始切线刚度,?y为钢筋屈服应变。 OpenSEES中的Steel01的本构关系如下图所示。
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1000800600400 Stress(MPa)2000-200-400-600-800-1000 -0.12-0.1-0.08-0.06-0.04-0.020Strain0.020.040.060.080.10.12 图 3.3 钢筋本构示意图
最终所选材料主要参数如表3.1,2:
表3.1 混凝土材料参数
Name Cover Core $fpc 36Mpa 45Mpa $epsc0 $fpcu 0.002 3.6Mpa 0.003 4.0Mpa $epsU $lambda $ft
0.015 0.5 3.6Mpa 0.020 0.5 4.0Mpa $Ets
3e4Mpa 3e4Mpa
其中: $fpc——28天砼强度;
$epsc0——最大强度对应的应变值; $fpcu——压碎强度; $epsU——夺碎时砼的应变;
$lambda——卸载模量同初始模量之比; $ft——抗拉强度; $Ets——抗拉模量;
表3.2 钢筋材料参数
Name Steel $Fy $E0 300Mpa 200Gpa $b 0.02
其中: $Fy——钢筋屈服强度; $epsc0——初始模量;
$fpcu——屈服模量同初始模量之比; 3.2模型建立 3.2.1建立几何模型
由于该模型相对简单,可以直接通过Tcl语言进行建模,本文在此介绍应用
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前处理软件进行建模的主要流程。虽然由于模型简单,在前处理时直接编代码和用前处理软件的效率差别不大,但在后处理的时候用Navigator将会大大减少工作量。建模流程可简要表示为:
(注:本文后面的所有图表的单元均为国际标准单位制,不再一一注明)
FileEditDefineAssignAnalyze建立几何模型定义材料单元截面赋值定义分析Case定义截面定义结点约束写Tcl代码定义时程定义结点荷载定义荷载模式定义几何变换定义记录定义单元荷载
图 3.4 Navigator建模流程
下面详细介绍Navigator建模步骤:
打开OpenSeesNavigator,依次点击File-NewModelFormTemplatet选择第一列第二个图形表示建立无支撑框架结构:
依次输入结构参数,这里需要注意的是OpneSees内部采用的无单位制,因此在输入时要保证前后所输参数在纲量上的对应。
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3.2.1Define
这一步主要是定义材料,截面,荷载以及记录等数据,具体如下: (1)材料
依次点击Define——Material——uniaxial Mat在AddMat菜单中选择Concrete02,键入表1中Cover行的材料参数,这步就定义了保护层的材料:
按同样的方式可以定义核心混凝土的材料Mat-C02-Core,以及钢筋的材料Mat-St01
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