鋼筋混凝土結構裂縫擴展的案例
基于ABAQUS的鋼筋混凝土結構的裂縫分析
1 鋼筋混凝土梁的試件尺寸及配筋圖
試件特征：根據試驗要求，試驗梁的混凝土強度等級為C30，混凝土保護層厚度為25mm。
適筋梁：①為 2φ18。梁的中間 400mm區段內無腹筋，其余區域配有 6@100 的箍筋，
以保證不發生斜截面破壞。梁的受壓區配有兩根架立筋，通過箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。
2 基于實體單元模型的建立
根據原始構件尺寸及配筋圖通過創建鋼筋、混凝土實體以及將實體裝配等過程進行鋼筋混凝土梁的建立，并給鋼筋混凝土梁施加位移條件和邊界條件。
3 基于實體單元的模擬
3.1 單元類型選擇
ABAQUS 軟件中實體單元類型種類居多，功能多樣，應用廣泛。本文根據模型的受力特點，混凝土采用三維二節點實體縮減積分單元 (C3D8R) , 即滿足精度又可以減小計算量。鋼筋采用三維二節點桁架單元 (T3D2)
[1] 。
3.2 混凝土本構模型
本文在進行實體單元模擬時，混凝土本構模型選取混凝土塑性損傷(CDP)模型。根據我國《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2002)給出的混凝土單軸受壓和受拉應力-應變曲線
方程進行計算。受壓應力-應變曲線如圖 3 所示，計算公式見式(1)—式(4)。
式中:αa、αd為混凝土單軸受壓應力-應變曲線上升段和下降段的參數值,按規范要求取
值；f *c 為混凝土單軸抗壓強度；εc 為與 f *c相對應的混凝土峰值壓應變。
混凝土單軸受拉應力-應變曲線如圖 4 所示,計算公式見式(4)—式(8)。
式中，αt為混凝土單軸受拉應力-應變曲線下降段的參數值,按規范要求取值;f *t 為混凝
土單軸抗拉強度；εt為與 f *t相對應的混凝土峰值拉應變[2]。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
通常鋼筋混凝土結構有限元分析單元分為兩個層次：桿系單元和實體單元。前者著重分析單元力（包括力和彎矩）與位移（包括位移和轉角）之間的關系，而后者著重分析單元的應力—應變關系。單元類型的選取應兼顧計算規模、材料模型的精度等多方面的因素。對于全結構規模較大，可將結構離散成桿系單元進行分析。對于復雜區域（梁柱節點）或重要的構件等可將桿系結構體系計算的力和位移施加到實體單元模型上，分析局部應力和應變。在結構分析中應盡可能多地采用三維實體單元模型，力求最大程度的真實模擬實際結構構件。
1.鋼筋混凝土結構有限元分析中的模型
鋼筋混凝土結構不同于一般均質材料，它是由鋼筋和混凝土兩種材料構成的，一般鋼筋是被包圍在混凝土之中，而且相對體積較少，因此建立結構有限元模型需考慮這些特性。構成鋼筋混凝土結構的有限元模型主要有以下三類：
1.1 分離式模型
分離式模型把混凝土和鋼筋作為不同的單元來處理，即混凝土和鋼筋各自被劃分為足夠小的單元。考慮到鋼筋是一種細長材料，通常可忽略其橫向抗剪強度。這樣，可以將鋼筋作為線形單元處理（如ANSYS中的link8單元）。混凝土可采用四面體單元等實體單元（如ANSYS中的solid65單元）。在該模型中，鋼筋和混凝土之間可以插入聯結單元來模擬鋼筋和混凝土之間的粘結和滑移，若鋼筋和混凝土之間的粘結很好，不會有相對滑移，則可視為剛性聯結，可以不考慮聯結單元問題。眾所周知，鋼筋混凝土是存在裂縫的(否則鋼筋難以發揮作用)，而開裂必然導致鋼筋和混凝土變形不協調，也就是說必然存在粘結失效和滑移的產生，因此這種模型被廣泛的應用。單元剛度矩陣的推導與一般有限元相同。
1.2 組合式模型
組合式模型是假設鋼筋以一個確定的角度分布在整個單元中，并假設混凝土與鋼筋之間存在著良好的粘結，認為兩者之間無滑移。又分為分層組合方式和帶鋼筋膜的方式等。
展開 鋼筋混凝土受彎構件的裂縫(Cracking in Reinforced Concrete)
1 引言
由于混凝土的低抗拉強度(low tensile strength)和低延伸性(low extensibility)，混凝土中出現裂縫是不可避免的。在持久狀況的使用荷載(service loads)下(持久狀況計算)，鋼筋混凝土結構中鋼筋承受的應力較低，除了因混凝土收縮和溫度變化而產生的裂縫外，受應力導致的開裂量非常有限。然而在鋼筋承受應力很高的情況下，特別是使用高強度的鋼筋時，在使用荷載下可能會出現一些明顯的裂縫。如果這些裂縫太寬，一方面會引起結構的破壞, 另一方面也會破壞結構的美感.
裂縫的出現可能導致鋼筋暴露在環境中，從而造成鋼筋的腐蝕。為了盡量減少這些不利影響，鋼筋混凝土結構的設計必須確保正常使用條件下的裂縫寬度保持在可接受的范圍內。除了美觀問題和可能的鋼筋腐蝕外，鋼筋混凝土構件的裂縫將導致構件的彎曲剛度(bending stiffness)顯著降低。因此在評估鋼筋混凝土構件的撓度時，有必要將裂縫的影響納入計算中。對于鋼筋混凝土受彎構件,《公路橋規》規定必須進行使用階段的變形和彎曲裂縫最大裂縫寬度進行驗算。
2 鋼筋混凝土的允許裂縫寬度
最大裂縫寬度取決于各種因素，包括裂縫的位置、長度和表面紋理以及周圍地區的照明條件等。Park & Paulay(1975)的研究指出可接受的裂縫寬度應在0.25mm到0.38mm之間. 后來發展的各種規范制定的裂縫容許值基本上在這個值域內.
展開 搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
01
裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
02
裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類：結構性裂縫和非結構性裂縫。
【結構性裂縫】
由于直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由于結構承載力不足應力達到限值引起的，是結構開始破壞的特征。這種裂縫是比較危險的，如果不對這類裂縫進行處理將對結構的安全帶來隱患。
【非結構性裂縫】
由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結構的變形受到約束而引起的裂縫。
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搞定混凝土結構裂縫問題，我們該怎么做？
混凝土裂縫問題是長期困擾著建筑工程技術人員的一大難題，混凝土結構尤其是大體積建筑中出現裂縫是很常見的現象，因此工程人員對裂縫問題非常關注。
本文對鋼筋混凝土結構裂縫進行了分類，并分析了裂縫的產生原因、常用的檢測方法，以及裂縫出現以后的各種修復加固措施，供從事工程施工的工程技術人員參考。
1 裂縫可能危及結構安全
裂縫問題是一個人們普遍關心的問題，對混凝土結構而言，裂縫的存在是十分普遍的現象。大量科研和實踐都證明了混凝土結構出現裂縫是不可避免的，裂縫出現時荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結構一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無害裂縫，對防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計。
我國現行規范對一般正常使用條件下混凝土結構構件最大裂縫寬度的控制標準為0.3mm。因此就經濟及科學觀點，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會造成結構承載能力降低，結構可靠度下降；有的雖對承載力無多大影響，但會出現諸如混凝上保護層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結構的耐久性或發生滲漏，影響使用。
當裂縫寬度達到一定的數值時，還可能危及結構的安全。因此，如何對混凝土結構中的裂縫進行評價、鑒定、修復，對結構的使用和維護具有十分重要的現實意義。
展開 鋼筋混凝土特點及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮海文檔下載
鋼筋混凝土是當下最流行的建筑結構，無論是我們的房屋現澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內容，來看看鋼筋混凝土的相關內容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環境中，電鍍、外涂環氧樹脂、和不銹鋼材質的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結構從而包裹和結合骨料成為整體結構。通常混凝土結構擁有較強的抗壓強度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強度較低，通常只有抗壓強度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結構開裂和分離從而導致結構的破壞。而絕大多數結構構件內部都有受拉應力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數，不會由環境不同產生過大的應力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機械咬合，當此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 水工鋼筋混凝土結構圖紙怎么畫？
一、基本知識
在混凝土中，按照結構受力要求，配置一定數量的鋼筋以增強其抗拉能力，這種由混凝土和鋼筋兩促材料制成的構件稱為鋼筋混凝土結構。用來表示這類結構的外部形狀和內部鋼筋配置情況的圖樣，稱為鋼筋混凝土結構圖，簡稱鋼筋圖。
（一） 鋼筋分類
（1）受力筋：主要受拉的鋼筋稱為受力筋。用于梁、板、柱等各種鋼筋混凝土構件。
（2）鋼箍（箍筋）：用以固定受力鋼筋的位置，并承受一部分斜拉應力，常用于梁和柱內。
（3）架立筋：用以固定鋼箍和受力鋼筋的位置，一般用于鋼筋混凝土梁中。
（4）分布筋：用以固定受力鋼筋的位置，并將構件所受外力均勻傳遞給受力鋼筋，以改善受力情況，常與受力鋼筋垂直布置。此種鋼筋常用于鋼筋混凝土板中。
（5） 構造鋼筋：因構造要求或者施工安裝需要而配置的鋼筋，如吊環等。
圖10-26 鋼筋種類
（二） 鋼筋的等級
在鋼筋混凝土結構設計規范中，對國產建筑用鋼筋，按其產品強度等級不同，分別給予不同代號，以便標注及識別。鋼筋共分五級詳見表10-1。
表10-1 鋼筋等級和符號
（三） 鋼筋的彎鉤
光面鋼筋為了加強其與混凝土的凝結力，一般在鋼筋兩端做成彎鉤，避免鋼筋在受拉時滑動。彎鉤的覺形式及畫法如圖所示。
圖10-27 鋼筋的彎鉤
（四） 鋼筋的保護層
由鋼筋邊緣到構件表面這一層混凝土叫保護層，用于保護鋼筋不受腐蝕。保護層的厚度根據結構薄厚不同而不等，一般在20～50mm之間，具體數值可查《鋼筋混凝土設計規范》確定。
二、鋼筋混凝土結構圖
鋼筋混凝土結構圖是加工鋼筋和澆筑鋼筋混凝土構件施工的依據。其圖樣包括鋼筋布置圖、鋼筋成型圖和鋼筋明細表等。
展開 Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
計算結果：
計算文件請添加q群（cae技術聊）：551922835獲取
鋼筋混凝土網格處理見博主課程：基于HyperMesh工具的鋼筋混凝土網格處理方法
鋼筋混凝土三維框架結構案例
鋼筋混凝土三維框架結構案例
鋼筋混凝土結構設計: 第二章(極限狀態設計)
作用組合是在不同作用的同時影響下，為保證某一極限狀態的結構具有必要的可靠性而采用的一組作用設計值。作用最不利組合是指所有可能的作用組合中對結構或結構產生最不利的一組作用組合。
25. 承載能力極限狀態計算時作用組合. 對持久狀況和短暫狀況設計，采用作用基本組合；對偶然狀況設計，采用作用偶然組合；對地震狀況設計，采用作用的地震組合。作用基本組合是永久作用設計值與可變作用設計值的組合。
26. 材料強度標準值是材料強度的一種特征值，也是結構或構件設計時采用的材料強度的基本代表值。材料的強度標準值是由標準試件按標準試驗方法經數理統計以概率分布的0.05分位值確定強度值。
27. 材料強度設計值是材料強度標準值除以材料性能分項系數γf后的值.
28. 混凝土立方體抗壓強度標準值fcu,k. 按標準方法制作和養護的邊長為150mm的立方體試件，在28d齡期用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度稱為混凝土立方體抗壓強度標準值。《公路橋規》根據混凝土立方體抗壓強度標準值進行強度等級的劃分，稱為混凝土強度等級并冠以符號C 來表示。C50表示混凝土立方體抗壓強度標準值為fcu,k=50MPa。
29. 正常使用極限狀態的計算，是以彈性理論或塑性理論為基礎，主要進行以下三個方面的驗算：應力計算、裂縫寬度驗算和變形驗算。
30. 公路橋涵設計中所采用的荷載有如下幾類：永久荷載、可變荷載和偶然荷載。
31. 結構的安全性、適用性和耐久性通稱為結構的可靠性。
32. 《公路橋規》規定鋼筋混凝土構件的混凝土強度等級不應低于C25, 用強度標準值400MPa及以上鋼筋配筋時,不應低于C30.
展開 ANSYS鋼筋混凝土結構開裂計算介紹
ANSYS＋CivilFEM提供了鋼筋混凝土結構開裂計算功能，其中土木專用模塊CivilFEM提供的非線性混凝土計算適用于混凝土梁結構的非線性計算（包括開裂），可以直接通過截面定義鋼筋，從而模擬鋼筋混凝土梁。
但對于更一般的結構，用梁單元來模擬不一定合適，需要采用更一般的單元，ANSYS提供了專用的鋼筋混凝土實體單元SOLID65來模擬鋼筋混凝土結構，該單元材料采用混凝土材料模型，可定義混凝土的開裂、壓碎準則。
另外可以定義鋼筋方向和體積率，可用來模擬鋼筋混凝土的破壞。本文將通過算例對ANSYS＋CivilFEM開裂計算的效果進行探討，并針對一些計算難點提出初步的解決方案。
2．CivilFEM開裂計算
CivilFEM適合于梁結構開裂分析，另外為了與后面SOLID65單元開裂計算結果進行比較，先探討了CivilFEM的開裂計算。
CivilFEM開裂計算需要考慮的要點：
1、激活CivilFEM非線性模塊（~CFACTIV,NLC,Y），這是CivilFEM非線性計算的前提。
2、即使事實上為小變形，也必須打開幾何非線性效應（NLGEOM,ON），否則無法激活非線性迭代。
3、通常應該關閉求解控制（SOLCONTROL,OFF），由于CivilFEM非線性計算通過修改實常數的等效方法，自動求解控制反而可能導致發散。
4、在收斂不好的情況下，可以增加子步數、打開自動步長（AUTOTS,ON）或可以給定一個比較大的迭代數（NEQIT,NUM）,以改善收斂，線性搜索有時也可以改善收斂（LNSRCH,ON）。
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【JY】建筑結構鋼筋混凝土承重墻拆除模擬
導讀：近日，哈爾濱市松北區利民學苑B棟有租戶在3樓裝修時砸掉了承重墻，導致大樓從下往上出現裂縫，樓內200余戶居民被緊急撤離，臨時安置到酒店。從網傳視頻看，該房間中鋼筋混凝土的承重墻大面積被砸掉，只剩下鋼筋，房間中還留有鉤機、推土機等大型設備。據小區業主表示，當晚這棟共31層高的大樓，就開裂到了15層，第二天下午裂到21層，導致樓房無法正常使用。
涉事樓層裝修時砸掉的墻體
眾所周知，建筑物的承重墻等結構不能擅自改動，否則會產生嚴重的安全問題。2020年，福建泉州造成29人死亡、50人受傷的重大塌樓事故，就是因為違規野蠻裝修所造成的。作為一名結構設計工程師，為了闡述鋼筋混凝土承重墻拆除后，對整體結構的受力機理的影響。
筆者擬用SAP2000軟件對該行為進行仿真模擬分析
。希望能引發大家的共鳴，如有不當，歡迎專家學者批評，共同進步。
一、仿真分析概述
對于倒塌仿真分析，工況步驟為：
初始重力工況→抗倒塌工況（需要采用非線性直接積分法！）
對于模型分析需要滿足以下的關鍵點：
?建立考慮材料非線性的構件-變形骨架關系；
?計入P-Δ效應的影響；
?采用剩余結構的阻尼（如Rayleigh阻尼）；
?時程分析時步長不宜大于0.005s。
且在實際工程應用分析時，需要三維計算模型全面考慮。由于本文僅對該現象進行拋磚引玉的剖析，僅建立2D平面框剪模型進行分析，如下圖所示。
二、仿真機理
?整體拆除機理
對該行為的仿真通常采用構件拆除法，和抗倒塌分析的步驟一致，將拆除失效的構件，通過等效為該失效構件所產生的力（M、V、N），并根據拆除方式，令失效構件所產生的力變為0，如下圖所示。
?梁柱構件機理
由于該分析涉及構件彈塑性狀態的分析，需要對梁柱和墻體做彈塑性定義。
展開 清華 江見鯨 鋼筋混凝土結構 part1
呵呵
鋼筋混凝土結構非線性有限元理論與應用
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part1.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part2.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part3.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part4.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part5.rar
鋼筋混凝土結構非線性有限元.part6.rar
鋼筋混凝土結構設計: 第一章(概念及材料性能)
鋼筋混凝土結構是由配置受力的普通鋼筋或鋼筋骨架的混凝土制成的結構。
2. 鋼筋的作用是代替混凝土受拉(受拉區混凝土出現裂縫后)或協助混凝土受壓。
3. 鋼筋和混凝土能有效地結合在一起共同工作，主要的原因是: (1) 混凝土和鋼筋之間有著良好的粘結力，使兩者能可靠地結合成一個整體，在荷載作用下能夠很好地共同變形，完成其結構功能。(2) 鋼筋和混凝土的溫度線膨脹系數較為接近，當溫度變化時，鋼筋與混凝土之間不致產生較大的相對變形而破壞兩者之間的粘結。(3) 質量良好的混凝土可以保護鋼筋免遭銹蝕，保證了鋼筋與混凝土的共同作用。
4. 混凝土的立方體抗壓強度是按規定的標準試件和標準試驗方法得到的混凝土強度基本代表值。每邊邊長為150mm的立方體為標準試件。標準試件在20℃±2℃的溫度和相對濕度在95%以上的潮濕空氣中養護28d，依照標準制作方法和試驗方法測得的抗壓強度值(以MPa為單位)作為混凝土的立方體抗壓強度。混凝土立方體抗壓強度用符號 fcu 表示。
5. 混凝土軸心抗壓強度(棱柱體抗壓強度): 棱柱體試件(高度大于截面邊長的試件)的受力狀態更接近于實際構件中混凝土的受力情況。按照與立方體試件相同條件下制作和試驗方法所得的棱柱體試件的抗壓強度值，稱為混凝土軸心抗壓強度，用符號fc 表示。混凝土的軸心抗壓強度試驗以150mm×150mm×300mm的試件為標準試件。
6. 混凝土彈性模量是混凝土棱柱體標準試件，用標準的試驗方法所得的規定壓應力值與其對應的壓應變值的比值。
7. 在荷載的長期作用下，混凝土的變形將隨時間而增加，即在應力不變的情況下，混凝土的應變隨時間繼續增長，這種現象被稱為混凝土的徐變。混凝土徐變變形是在持久作用下混凝土結構隨時間推移而增加的應變。
8.
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