?s-时间相关的收缩变化发展系数,表达式如下:
?ts)/t10.5s(t?ts)?[(t?350(h/h(t?t]0)2?s)/t1)
Ⅱ、混凝土徐变应变计算模式
?cr??e?(t,t0)
式中:?e-混凝土弹性应变;
t0-混凝土加载龄期(天); t-欲求龄期(天);
?(t,t0)-混凝土随时间变化的徐变系数;其计算公式为
?(t,t0)??0?c(t?t0)
上式中
?0为混凝土名义徐变系数,按下式估算
?0??RH??(fcm)??(t0)
其中:
?1?RH/RH0RH?1?0.46(h/h0)3
?(f5.3cm)?(f0.5cm/fcm0)
?(t0)?10.1?(t0/t.21)0
fcm -28天龄期混凝土平均抗压强度,MPa; fcmo-3天龄期混凝土抗压强度,MPa;
t1=1天;h0=100mm;RH0=100%;
h-构件的名义尺寸(mm), h?2Ac/u,Ac是混凝土截面积,u为构件与大气接触的周边
长度;
RH-环境相对湿度,40%?RH?99%(空气中),RH?99%(在水中)
?c-载后徐变随时间变化发展系数,表达式如下
?)/t1c(t?t(t?t00)?[?(t?t]0.3H?0)/t1
?H?150[1?(1.2RH1.8RH)]?hh?250?150000
Ⅲ、参数取值
根据本工程特点及深圳市气象资料,此次分析参数选取如下: 加载龄期t0:取10天;
施工工期:按照上述施工步骤考虑; 预测年限:至施工完成后20年;
构件名义厚度:根据不同构件的截面和长度尺寸分别计算; 相对湿度RH: 根据深圳市气象资料,按年平均湿度,取76.8%; 水泥类型系数?sc:5(普通水泥); 收缩开始时龄期ts:3天。 b、含钢率(配筋率)的影响
在型钢混凝土和钢筋混凝土结构中,由型钢和钢筋的存在,约束和限制了混凝土的自由变形,其约束作用表现在以下两个方面:
前期弹性阶段阶段平截面假定,型钢和钢筋的存在,减少了作用在混凝土上的压应力水平,从而减小了混凝土徐变变形;
后期塑性阶段,混凝土进入徐变阶段,进一步引起型钢和钢筋与混凝土间的应力重分布进一步减小混凝土所受到的压应力水平,从而进一步减小混凝土徐变变形。
现行及以往的国内外规范所建议的徐变预测模型中,几乎都没有真正考虑含钢率的影响,CEB-FIP 90模型也是如此。对于含型钢或配筋率较大的竖向构件需考虑其对变形的影响,具体如下:
1、含钢率(配筋率)与弹性变形的关系
?c0(t0)?NAc
?c0(tN?c0(t0)0)?A.11?(n?1)??c1?(n?1)?
?1e?1?(n?1)?,为考虑型钢(钢筋)作用的混凝土弹性应变较小系数。
例:C60混凝土剪力墙,内配置HRB400,纵筋配筋率为2%,则?e为0.916。 Ⅱ、含钢率(配筋率)与收缩徐变变形的关系
2-41
?Fs??E,为收缩徐变含钢率(配筋率)修正系数。 s?c'式中:F?1?e?Ec?c'/(1?1/?n)
?c'??c'(28?)r? T ?r和?T查图表;?为含钢率(配筋率);n为型钢(钢筋)弹模/混凝土弹模。 例:C30混凝土,纵筋为HRB400,加荷时龄期28天,折算厚度25cm,配筋率变化对收缩徐变系数的影响曲线见下图:
图2-4-3 收缩徐变配筋率与收缩徐变的关系曲线
c、分析模型
分析软件采用SAP2000 V15.2.1,剪力墙、楼板用SHELL元模拟,其他构件用FRAME元模拟,楼板按弹性楼盖考虑。
图2-4-4 三维模型效果图及结构三维模型
d、竖向构件累积变形
按照我司施工进度计划计算从施工开始直至投入使用20年后结构的竖向变形,选取框架柱C1、C2和核心筒W1、W2的竖向变形结算结果进行分析对比。
2-42
CW1 C2 W2
图2-4-5 竖向构件平面示意图
图2-4-6~2-4-17给出了各时间点框架柱竖向累积变形随楼层分布,图2-4-18~2-4-29给出了各时间点核心筒竖向累积变形随楼层分布。可以看到,主体结构完工时,竖向最大累积变形发生在中部,这是因为施工模拟分析考虑逐层找平。随着时间增长,由于混凝土收缩徐变,变形继续增大,上部楼层由于累积效应,变形增长较快,最大变形楼层位置向上推移。66层标高框架柱、核心筒竖向累积变形,以及框架柱与核心筒最大竖向累积变形见表2-4-1。
表2-4-1 框架柱和核心筒竖向累积变形
投入使用1年后(mm) 投入使用10年(mm) 投入使用20年后(mm) 331.5m标高处框架柱 36.6 44.6 48.1 331.5m标高处核心筒 52.1 78.5 89.9 框架柱最大变形 62.9(40层) 68.7(41层) 70.6(41层) 核心筒最大变形 70.6(41层) 89.7(54层) 99.4(54层) 2-43
图2-4-6 装修完成时框架柱C1竖向变形
图2-4-7 装修完成时框架柱C2竖向变形
图2-4-8 竣工使用时框架柱C1竖向变形
图2-4-9 竣工使用时框架柱C2竖向变形
图2-4-10主体结构投入使用1年后框架柱C1竖向变形
图2-4-11主体结构投入使用1年后框架柱C2竖向变形
2-44
图2-4-12主体结构投入使用5年后 框架柱C1竖向变形
图2-4-13主体结构投入使用5年后 框架柱C2竖向变形
图2-4-14主体结构投入使用10年后框架柱C1竖向变形