钢筋混凝土梁柱中性轴偏移现象的柔度法分析

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土梁柱中．陛轴偏移现象的柔度法分析
王长钟．王鑫
( 江苏省苏科建设技术发展有限公司，江苏南京210008；
河南石油勘探局五一社区公共事务管理科，河南南阳473132)
『摘要1 钢筋混凝土梁枉构件，在开裂或进入弹塑性阶段后，构件截面上的材料刚度是不均匀的，截面的中性轴会发生
偏移和转动，经典的有限单元刚度法难于不断跟踪这种变化所产生的影响。文章采用有限单元柔度法，引入广义形心的概
念，考虑中性轴偏移与转动对其受力及变形的影响，对构件截面刚度变化后的受力性能进行了分析，并与刚度法分析结果进
行了对比。结果表明中性轴的偏移与转动．会对构件的侧移刚度产生一定的影响，同时还会引起构件长度的变化。要对钢筋
混凝土杆系结构进行精细分析，合理地考虑构件开裂及材料屈服过程中中性轴变化的影响是必要的。
『关键词1 钢筋混凝土梁柱；中性轴偏移；柔度法；广义形心；杆件伸长
『中图分类号]TU375．1 『文献标识码]A 『文章编号11005—6270(2010)01—0077—03
Flexibility-based Analysis on Neutral Axis Change of RC Beam-Column Element
W ANG Chang-zhong W ANG Xin
(1．Jiangsu Suke Construction Technology Development Co．，Ltd，Nanjing Jiangsu 210008 China；
2．Wuyi Community of Henan Petroleum Exploration Bureau，Nanyang Henan 473132 China)
Abstract：The material stiffness on the section of RC beam—column element iS not uniforlTl while it iS cracking
or on the elastic—plastic stage．and the neutral axis will shift and continuously．It iS difficult for the stiffness—
based method to track the effect of the neutral axis change． The deformation property of the beam—column
member while material stiffness changed iS analyzed．using flexibility—based element method and based on the
concept of generalized centroid which is introduced by the author， considering the neutral axis shift． Result
comparison iS done with stiffness—based method． It shows that the neutral axis shift will affect the stiffness of
the beam—column member and change its length． It iS necessary to consider the neutral axis shift for precise
analysis of beam—column elements while it is cracking or on the plastic—elastic stage．
Key words：RC beam-column；nexibility—based method；generalized centroid；member length
0 引言同时由于弹塑性阶段截面材料切线刚度不均匀，会导致构
通过对钢筋混凝土梁柱、构件形式进行精确的非线性
分析．对提高现有的结构分析水平，是一项很有意义的工
作。由于其组成结构的材料特性十分复杂，目前的研究成果
还不能完全满足实际的需要，仍遗留大量问题亟待解决。
钢筋混凝土受弯构件，在开裂或进入弹塑性阶段后，构
件截面上的材料刚度是不均匀的．受拉侧的拉应力主要由
钢筋承担，混凝土退出工作，构件受压区压应力由钢筋与混
凝土共同承担．随着构件进入不同的弹塑性阶段，它们的切
线弹性模量也是不同的。
由于截面材料刚度不均匀．截面的中性轴会发生偏移
现象，不再通过截面的形心，而且沿整个杆长方向杆件的弹
塑性状态不同，其偏移量也不相同。随着截面的弯曲转动中
心发生偏移．截面形心处在纯弯矩作用下的应变不再为零。
基金项目：国家自然科学基金项目(10572107)
件截面的主惯性轴发生扭转．而与原主惯性轴不再平行，特
别是对于异形截面构件更是如此。由于主惯性轴的扭转，原
来作用于主惯性轴方向的力可能使构件发生斜弯曲，而且
主惯性轴的扭转角度会随构件弹塑性发展程度的不同而不
同。
在这种情况下．利用经典的有限单元刚度法进行构件
的弹塑性分析就会存在明显的问题。在有限单元刚度法中，
假定杆件截面的形心为弯曲转动中心．纯弯矩作用下，形心
点的轴向应变为零，在沿主惯性轴方向的力的作用下，变形
的方向与力的方向一致。然而，由于构件转动中心的偏移和