钢筋混凝土开洞梁的刚度与变形分析

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随着科学技术的发展以及人口的日益膨胀,高层以及大型建筑开始不断的出现,随着人们对建筑物的功能要求日益提高,与之相适应的多种辅助设施非常庞杂。目前,许多高层建筑中的管线大多是从建筑结构梁下通过的,若采用钢筋混凝土开洞梁,使得设备管道从梁自身的孔洞中通过,可以减少管道对建筑空间的占用,提高了楼层的净高,在层数不变的前提下,降低了建筑的自重和总层高,降低了荷载作用效应与工程造价。本文主要以ABAQUS有限元软件对钢筋混凝土开洞梁进行数值模拟为主,分析了不同孔洞参数下的钢筋混凝土开洞简支梁的挠度变化,并提取了相应的荷载-位移曲线以及同级荷载下的挠度变化图,分析了不同的孔洞形状、孔洞横向位置、孔洞纵向位置、孔洞尺寸、开孔率、孔洞加强配筋方式、双孔之间间距和双孔周围加强配筋方式等因素对钢筋混凝土开洞梁的刚度的影响,对比得出对开洞梁刚度有利的合理的孔洞参数,为开洞梁的设计提出了实用的建议。通过分析对比,得出以下结果:1)在开洞面积相同的情况下,开矩形孔梁的刚度最大,圆形孔梁的刚度次之,而开方形孔梁的刚度最小。2)孔洞位于纯弯段时开洞梁的刚度要比孔洞位于弯剪段的开洞梁的刚度大。在梁的纯弯段,随着孔洞在纯弯段由跨中向加载点移动,梁的刚度有略微下降的趋势;当孔洞处于弯剪段时,在远离加载点和梁端位置处开洞,在一定程度上对增大梁的刚度有利。3)随着孔洞中心逐渐偏向受压区,梁的刚度会明显地降低;孔洞中心适当的偏向受拉区,梁的刚度则会有较大的提升。4)随着孔洞尺寸的增大,开洞梁的刚度会明显降低。5)随着开孔率的增大,开洞梁的刚度会有略微下降的趋势。6)对开洞直径较小的梁,孔洞周围进行箍筋加密或或者在孔洞上下设置弦杆纵筋和弦杆箍筋都对开洞梁的刚度有利。对于孔洞直径较大的梁,对孔洞周围配置箍筋加密、设置倾斜钢筋、弦杆纵筋以及弦杆箍筋的组合会对钢筋混凝土开洞梁的刚度最好。7)双孔孔洞间距对开洞梁的刚度及承载力影响非常大。8)对于开洞位置在纯弯段的双孔梁,当双孔洞周围配置箍筋加密、设置倾斜钢筋、弦杆纵筋以及弦杆箍筋的组合对双孔开洞梁的刚度最好。
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