钢筋混凝土结构变形分析的解析方法与非线性数值计算结果比较

解析计算法

RF-CONCRETE 挠度按照 DIN EN1992-1-1 [1] 7.4.3 提供了解析计算方法。 这意味着受拉区混凝土的开裂或贡献是通过分布系数 ζ 确定的。 结构体系可以处于状态 I（非开裂，ζ = 0）和状态 II（有裂纹，ζ = 1）之间。 在 RF-CONCRETE Deflect 中，最终的平均刚度由 ζ 决定。 根据这些值重新计算变形。 但是，由于刚度发生了变化，因此不会重新计算内力的分布。 该方法因此是非迭代的。 有关 RF-CONCRETE Deflect 的更多详细信息，请参见 RF-CONCRETE Surfaces 手册[2]的第 2.7 章。

物理-非线性计算方法

RF-CONCRETE NL 提供了一种物理非线性计算方法。 计算是迭代进行的。 这意味着刚度是由荷载决定的，荷载决定了内力的分布。 该计算作为一个迭代过程运行。 迭代一直运行，直到达到收敛准则。 如果相对于前一个迭代步的刚度变化或变形变化低于收敛准则，就会出现这种情况。

在内部，当使用非线性计算方法时，有限元单元是分层显示的，其中为各个层（钢筋和混凝土）分配不同的材料，并且在计算过程中各个混凝土层可以具有不同的刚度（混凝土的开裂）。

RF-CONCRETE NL 附加模块中创建分层模型

有关该主题的详细信息，请参见 RF-CONCRETE Surfaces 手册[2]的第 2.8 章。

两种方法的比较

解析计算法 | RF-CONCRETE 挠度：

• 一种非常快速的计算方法，也适用于大型结构。
• 根据 DIN EN1992-1-1 [1] 7.4.3 中的理论方法，它只能用于承受弯曲的结构构件（板）。
• 徐变应用于整个截面，作为混凝土的弹性模量折减。
• 由于收缩，确定了附加变形，该变形被添加到变形中。

物理-非线性计算方法 | RF-CONCRETE NL:

• 一种非常精确和通用的方法，不仅限于主要受弯的结构构件（例如，它也可以用于深梁）。
• 徐变应用于受压区的整个截面，作为混凝土的弹性模量折减。
• 荷载侧的收缩被视为内部应变，但在这种情况下，由于收缩应变而失效也是可能的。

• 这种计算比解析方法复杂得多，因此计算量也大得多。

这些方法的应用领域

在决定在特定情况下应该使用哪种方法时，四个标准是必不可少的。

1. 荷载情况

   对于具有不同荷载情况的单个结构构件共同作用的结构，应该使用非线性法，因为它不仅限于受弯的结构构件。 一个例子是悬臂式地板。

   

   底板为悬臂结构

   对于主要受墙应力影响的结构，根据荷载情况，使用 RF-CONCRETE NL 提供的物理-非线性分析方法也可以进行分析。 一个例子是深梁。

   

   深梁

2. 结构尺寸

   对于大型结构，我们建议避免使用物理非线性方法，因为它需要大量的计算时间。

   

   D带底板的结构

3. 所需精度

   如果必须按照 DIN EN1992-1-1 [1] 7.4.1 (4) 进行变形验算，那么简单的解析方法就足够了，并且不必为设计。

   如果必须按照 DIN EN1992-1-1 [1] 7.4.1 (5) 进行变形设计以避免损坏相邻的结构件，或者必须确定间隔件的尺寸，那么请结合设计目的。 在某些情况下重要的是不仅确定的变形值小于所需的极限值，而且尽可能精确地确定变形。

4. 考虑特殊效果

   收缩在这里尤为重要。 收缩产生的附加曲率是使用 RF-CONCRETE Deflect 中的解析法确定的，而使用物理非线性方法可以更精确地考虑收缩。 在 RF-CONCRETE NL 中，在荷载侧的收缩作为伸长率在内部被考虑，并且可能会导致额外的曲率以及由于结构中的约束而产生的额外影响。 由于约束作用，收缩可能反过来导致混凝土开裂。 在这种情况下，重要的是要尽可能精确地显示支座，尤其是水平支座。

   此外，当使用物理非线性计算时，可以确定裂纹宽度方向的附加值。 通过对单元进行分层，可以确定并显示裂缝深度。