有限元怎么计算钢筋混凝土强度

『壹』 钢筋混凝土立柱抗压强度怎么计算

Nu=0.9φ(fcA+f'yA's)；带入公式就对了。
再帮你解析一下：fcA就是混泥土能承受的压荷载再加纵向钢筋能承受的压荷载f′yA′s就是构件能承载总压荷载。可为了更安全乘以系数0.9；φ跟长细比有关，长细比越大，φ越小，大概意思是越长的构件承载力越小。

『贰』 如何在ANSYS中模拟钢筋混凝土的计算模型

ANSYS在钢筋混凝土构件全过程分析中钢筋混凝土材料的单元选择、材料特性、破坏准则等方面。说明只要合理选择单元类型、划分网格等，就能够得出比较准确的非线性特性曲线，从而达到减少设计成本、缩短设计和分析的循环周期、增加产品和工程的可靠性的目的。
【关键词】ANSYS；钢筋混凝土；单元类型；材料特性；破坏准则
一、前言
钢筋混凝土结构是目前工业与民用建筑中最主要的结构形式。由于钢筋混凝土是由两种性质不同的材料———混凝土和钢筋组合而成，它的性能明显地依赖于这两种材料的性能，特别是非线性阶段，对钢筋混凝土结构进行非线性分析就显得特别重要了。有限元方法作为一个强有力的数值分析工具，在钢筋混凝土结构的非线性分析中起着非常重要的作用。在钢筋混凝土结构有限元分析领域，对于混凝土结构分析应当考虑的因素包括混凝土的应力-应变特性曲线（非线性弹性，弹塑性等）的模型，混凝土的破坏面模型，裂缝的模拟，钢筋的模拟，钢筋的应力应变模型（如：双线性弹性硬化塑性）及包括混凝土钢筋接触面的粘结滑移、拉伸硬化模型和裂缝接触面模型。要模拟钢筋混凝土结构的受力机理及破坏过程，关键要合理地选择单元类型和混凝土的破坏准则。本文主要是从这个角度，介绍单元选取、定义材料特性的方法。
二、用ANSYS 进行有限元计算
有限元法是目前工程技术领域中实用性最强、应用最为广泛的数值计算方法。它的基本思想是将问题的求解域划分为一系列单元，单元之间靠节点连接。单元内部点的待求物理量可由单元节点物理量通过选定的函数关系插值求得。由于单元形状简单，易于由平衡关系或能量关系建立节点量之间的方程式，然后由单元方程再形成总体代数方程组，加入边界条件后即可对方程组求解。
ANSYS 软件是集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛地应用于土木工程、交通、水利、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、国防军工、电子、造船、生物医学、地矿、日用家电等一般工业及科学研究。AN?鄄SYS 有限元分析软件具有以下优点：减少设计成本、缩短设计和分析的循环周期、增加产品和工程的可靠性。采用优化设计，降低材料的消耗和成本，在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题，可以进行模拟实验分析，进行机械事故分析，查找事故原因。
（一）选取单元类型
ANSYS软件本身带有大量的单元类型，如BEAM、LINK、SOLID、PIPE、PLANE、SHELL、COMBIN、MASS等结构方面的单元类型。三维8结点实体等参单元，SOLID65单元（如图1所示）通常用来模拟钢筋混凝土材料，实体单元每个节点都有3个自由度，该单元可以产生塑性变形，在三个方向上开裂及可以被压碎。

内部的钢筋的模拟有两种方法，一种是作为附加弥散钢筋分布在一个指定方向，即整体式。钢筋作为附加弥散钢筋加入到SOLID65单元中，是通过输入实常数，给定SOLID 65 单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率。这种方法主要用于有大量钢筋且钢筋分布较均匀的构件中，譬如剪力墙或楼板结构；另一种把混凝土和钢筋作为不同单元来处理即分离式，混凝土与构件各自被划分成足够小的单元，混凝土采用SOLID65D单元模拟，钢筋通常用LINK8单元模拟。LINK8单元有两个节点，每个节 点有3个自由度，见图2。利用空间杆单元LINK8建立钢筋模型和混凝土单元共用节点。这种方法建模比较方便，可以任意布置钢筋并可直观获得钢筋的内力。但是建模需要考虑共用节点的位置，且容易出现应力集中拉坏混凝土的问题。

梁单元允许钢筋产生剪应变，但是因为在ANSYS中这些单元只有线性变形，所以钢筋可能会没有塑性变形。弥散钢筋和LINK单元选项中已经包括了在模拟过程中当钢筋剪切刚度损失时的弹塑性特性曲线。
（二）材料特性
混凝土材料是一种类似脆性的、受拉和受压性能不同的材料，抗拉强度约为抗压强度的8%～15%。图3为混凝土的单轴受压的应力－应变曲线。对于混凝土模型可以使Multilinear kinematic hardening plasticity 模型或者Drucker-Prager plas?鄄ticity 模型等，用来定义混凝土的应力应变关系和用SOLID 65 特有的Concrete单元数据用于定义如单轴和多轴拉压强度等混凝土的强度准则。ANSYS 要求输入混凝土弹性模量、单轴极限抗压强度、单轴极限抗拉强度、泊松比、张开裂缝间的剪切传递系数（一般认为在0.1～0.5）、闭合裂缝间的剪切传递系数（一般认为在0.7～0.9）。



图3 图4
对于钢筋，作为一种金属材料，其力学模型相对容易把握，一般采用双折线随动强化模型（BKIN）等给定一个应力应变关系（图4）的曲线，应用Von Mises屈服准则，即当钢筋屈服，进入塑性阶段。
混凝土和钢筋组合方法假设钢筋和混凝土之间位移完全协调，没有考虑钢筋和混凝土之间的滑移，而通过加入界面单元的方法，可以进一步提高分析的精度，同样利用空间杆单元LINK8建立钢筋模型。不同的是混凝土单元和钢筋单元之间利用弹簧模型COMBIN单元来建立连接。不过，由于一般钢筋混凝土结构中钢筋和混凝土之间都有比较良好的锚固，一般不考虑混凝土与钢筋之间的粘结滑移。


（三）破坏准则
迄今为止，国内外学者提出的混凝土破坏准则不下数几十个，如Mohr－Coulomb理论、Von Mises平均剪应力理论（图5）、Tresca最大剪应力理论（图6）等古典强度理论，及Willam－Warnke五参数破坏准则（图7）等基于试验的混凝土破坏准则。各个准则的表达式和繁简程度各异，适用范围和计算精度差别大，因此，合理选择混凝土破坏准则尤为重要。

ANSYS提供了以混凝土三轴性能的基本模型（William-Warnke见图7）的用于模拟脆性材料的非线性特性曲线。单元包括受拉区裂缝的模拟和用来说明受压区混凝土的压碎概率的塑性算法。每个单元有8个积分点，在这些点处完成裂缝和压碎的检查。在没有达到混凝土受拉强度或者抗压强度之前，单元表现为线性。一旦单元主应力之一在积分点超过了混凝土抗拉强度或者抗压强度，单元裂缝或者压碎开始出现。 随着应力在局部的重分布，在垂直于相应主应力方向形成裂缝区或者压碎区。这样单元是非线性的，要求使用迭代求解器。在全部剪力传递和没有剪力传递裂缝截面之间剪力沿着裂缝传递的数量是变化的。压碎算法和塑性法则类似，一旦截面压碎 ，应力不变，沿着荷载进一步增加的方向应变增加。初始裂缝产生之后，相切于裂缝面的应力可能在积分点引起一条或者两条裂缝的发展。

三、算例
简支静定钢筋混凝土梁，截面尺寸为22.86×55.25cm，长365.76cm，受拉区3根钢筋总面积为25.8cm2，混凝土弹性模量为Ec＝3E4N/mm2，轴心抗压强度fc＝24.5MPa，抗力强度ft＝0.1fc＝2.45MPa，钢筋弹性模量Es＝191.4Gpa，梁破坏时应力不超过662N/mm2。
采用跨中施加集中荷载，直到破坏。模拟此梁采用钢筋离散的方法即采用SOLID65单元模拟混凝土，LINK8单元来模拟钢筋，把体分割，把SOLID65单元属性赋给体，把LINK8单元属性赋给其交线，见图8。然后进行网格划分，见图9。在跨中施加集中荷载，见图10。

用ANSYS有限元分析得到的荷载挠度曲线结果绘制在图11中，分析得到的破坏荷载约为260KN,位移为8.80972mm，试验得到的破坏荷载为258.1KN，位移为7.5mm，说明与试验值吻合较好。得的破坏的非线性荷载挠度曲线比较好。梁第一条裂缝出现后，刚度有一定的退化。
四、结论
通过钢筋混凝土梁这个算例，可以得出，ANSYS在钢筋混凝土构件受力全过程分析中，只要合理选择单元类型、材料特性、破坏准则等，就能够比较准确地获得这些构件直到破坏的非线性特性曲线。

『叁』 钢筋混凝土的抗压强度怎么算谢谢

钢筋混凝土的抗压强度（MPa）＝试件上施加的压力（牛顿）÷试件的受力面积（平方毫米）； 多组试件的抗压强度怎么折算出一个标准值，内容太多，你找一本《混凝土强度检验评定标准》学习一哈就全都明白啦。

『肆』 怎么确定钢筋混凝土的抗压和抗拉强度值

1、轴心抗压强度标准抄值按fck＝0.88αc1αc2fcu,k计算；
2、轴心抗压强度设计值fc=fck/1.4；
3、轴心抗拉强度标准值按ftk=0.88×0.395fcu,k0.55（1-1.645δ）0.45×α2计算
4、fcu,k为混凝土试验块抗压强度；

『伍』 怎么计算钢筋混凝土荷载

1、现浇混凝土楼板的模板，区别模板不同材质，按混凝土与模板的接触面积，以平方米计算。

2、板的支模高度（即室外地坪至板底或板面至板底之间的高度）以3.6米以内为准，超过3.6米以上部分，另按超过部分计算增加支撑工程量。

3、板上单孔面积在0.3平方米以内的孔洞，不予扣除，洞侧壁模板亦不增加，单孔面积在0.3平方米以外时，应予扣除，洞侧壁模板面积并入板模板工程量之内计算。

钢筋混凝土（英文：Reinforced Concrete或Ferroconcrete），工程上常被简称为钢筋砼（tong）。是指通过在混凝土中加入钢筋网、钢板或纤维而构成的一种组合材料与之共同工作来改善混凝土力学性质的一种组合材料。为加劲混凝土最常见的一种形式。

特性

混凝土是水泥（通常硅酸盐水泥）与骨料的混合物。当加入一定量水分的时候，水泥水化形成微观不透明晶格结构从而包裹和结合骨料成为整体结构。通常混凝土结构拥有较强的抗压强度（大约 3,000 磅/平方英寸, 35 MPa）。但是混凝土的抗拉强度较低，通常只有抗压强度的十分之一左右，任何显著的拉弯作用都会使其微观晶格结构开裂和分离从而导致结构的破坏。而绝大多数结构构件内部都有受拉应力作用的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使用于工程。

相较混凝土而言，钢筋抗拉强度非常高，一般在200MPa以上，故通常人们在混凝土中加入钢筋等加劲材料与之共同工作，由钢筋承担其中的拉力，混凝土承担压应力部分。当施加荷载P时，梁截面上部受压，下部收拉。此时配置在梁底部的钢筋承担拉力承受压力，在一些小截面构件里，除了承受拉力之外，钢筋同样可用于承受压力，这通常发生在柱子之中。钢筋混凝土构件截面可以根据工程需要制成不同的形状和大小。

同普通混凝土一样，钢筋混凝土在28天后达到设计强度。

『陆』 钢筋混凝土梁承载力的计算公式是什么

钢筋混凝土配箍筋梁的受剪承载力设计公式为

(6)有限元怎么计算钢筋混凝土强度扩展阅读

当结构或构件达到最大承载能力或发生不适于继续承载的变形时，即为承载能力极限状态。当出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态。

1、整个结构或其一部分作为刚体失去平衡，如雨篷的倾覆，挡土墙的滑移等；

2、结构构件或其连接因应力超过材料强度而破坏，或因过度塑性变形而不适于继续承载；

3、结构转变为机动体系而丧失承载能力；

4、结构或构件因达到临界荷载而丧失稳定，如柱被压屈。承载能力极限状态关系到结构整体或局部破坏，会导致生命、财产的重大损失。因此，要严格控制出现这种状态，所有的结构和构件都必须按承载能力极限状态进行计算，并保证具有足够的可靠度。

『柒』 现浇混凝土空心楼板的几种计算方法

现浇混凝土空心楼板的几种计算方法具体包括哪些内容呢，下面中达咨询招投标老师为你解答以供参考。
目前现浇混凝土空心楼盖的计算方法主要有拟梁法、直接设计法、等代框架法和有限元计算法。
1、拟梁法
拟梁法是将现浇混凝土空心楼盖按刚度等效的原则等代成双向交叉梁系进行内力分析的一种简化方法，在分析中忽略了拟梁之间的剪切和扭转影响。一般地，区格板内的拟梁数量在各方向上不宜少于5个。
1）边梁等效：将边梁等效为倒“L”型梁，边梁的翼缘宽度为明梁宽度加上明梁边留有的实心板带宽度。
2）内框架梁的等效：取暗袜携梁的实际尺。
3）交叉梁等效：将筒芯板沿跨度方向等效为5根梁。
2、直接设计法
2.1 直接设计法适用条件：
1）在结构的每个方向至少有三跨连续板。
2） 所有区格板均为矩形，各区格的长宽比不大于2（ /≤2）。
3）两个方向相邻两跨的跨度差均不大于长跨的1/3。
4）柱子离相邻柱中心线的最大偏移在两个方向均不大于偏心方向告肢伏跨度的10% 。
5）可变荷载标准值不大于永久荷载标准值的2倍（/≤2）。
2.2 直接设计法设计分析
采用直接设计法进行内力分析，应按纵、横两个方向分别计算，且均应考虑全部竖向均布荷载的作用。计算板带为支座中心线两侧以区格板中心线为界的板带。
以上计算得到的纵、横两向的截面总弯矩，再将其按各自的分配系数分配便得到各自控制截面的设计值。
计算板带内跨弯矩设计值的分配系数。
计算板带端跨弯矩设计值的分配系数。
柱上板带承受计算板带内弯矩设计值的分配系数
3、等代框架法
等代框架法是将整个结构分别按纵、横方向，划分为由若干纵向与横向梁组成的交叉梁系，与柱子形成空间框架，利用现行的空间分析程序，进行结构的设计计算。
1）等代梁的宽度：
在竖向均布荷载作用下，等代梁的宽度为柱轴线两侧区格板中心线之间的距离（或）。
在水平荷载作用下，等代梁的宽度为计算方向轴线跨度的3/4（或）及柱轴线两侧区格板中心线之间的距离（或）与垂直于计算方向柱冒宽度之和的1/2两者中的较小值。
2）等代梁的高度：一般取板厚。
在竖向均布荷载作用下，当可变荷载标准值不大于永久荷载标准值的3/4时，可不考虑可变荷载的不利布置。
4、有限元法
有限元法是根据现浇混凝土空心楼盖的平面尺寸，将浇混凝土空心楼盖划分成若干细小的单元，从而建立有限元模型，完成单元网格划分。用壳单元有限元程序进行处理分析，最终得到分析结果。有限元法计算时将楼板分割成较多的有限元单元，并以各单元之间的变形协调为前提，计算结果真实可信，应为工程设计的主要依据。
二、工程实例
尚城花园住宅小区是由中山市鄂尔多斯房地产开发有限公司开发的住宅楼盘，位于广东中山市火炬区，由23个街区35栋多层和45栋高层组成。地下室车库柱网分布均匀，多为7800mmX6000mm柱网。现对7800mmX6000mm柱网区域采用普通梁板方案与采用现浇混凝土空心板方案进行了经济性对比。
对比如下：（比较条件：恒载取14kN/，活载取16 kN/。板钢筋采用HRB335钢筋。楼面混凝土强度等级为 C35。采用防水混凝土，迎水面保护层为50mm，抗渗等级为S6。）
从上比较可得，地下室顶板采用现浇空心板楼盖综合费造价比普通梁板方案便宜。还有一些附带的优点，如地下室的层高降低了，可以减少开挖量和水浮力的深度等。
经过上面的比较，最后建设方采用现浇混凝土空心板方案：地下室顶板板厚取400mm，柱截面500mm×500mm，柱帽采用有矩形顶板的型式。
三、实际工程中使用PKPM计算软件计算现浇混凝土空心楼盖的注意事项。
1，PM模型输入，现浇混凝土空心楼盖除楼板周边和局部高差处布置结构梁外，其余的一般布置虚梁。
2， SLABCAD前处理
“生成数据”中的“布筋方向”往往容易被忽略，“布筋方向”的作用有两个：一是在单元划分的单元形状优化过程中，考虑布筋方向约束条件，使尽可能多的单元边界平行（或垂直）于布筋方向，以利于预应力等效荷载的导算饥明；二是在配筋计算时按平行（或垂直）于布筋方向计算板的配筋。实际配筋方向最好能和模型的“布筋方向”一致，否则，实际配筋需根据配筋计算结果按模型“布筋方向”与实际配筋方向的角度进行换算。
3，计算结果分析
1）通过“绘等值线”来初步判断计算结果的合理性：
显示板面支座配配筋时，等值线应在柱间板带处比较集中；
显示板底筋时，等值线应在跨中集中；
2）通过“标注极值”查看每个房间内板的挠度或内力的最大、最小值，了解最大扰度是否超限，钢筋是否过大。
3）通过“标注点值”查看每个房间内的各个节点的挠度、内力值、配筋，进一步判断计算结果的合理性，是否存在应力集中，板厚是否经济合理。
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『捌』 钢筋混凝土梁的设计计算

钢筋混凝土梁截面的计算理论有弹性理论和破坏强度理论两种。
① 弹性理论。以工作阶段Ⅱ的应力状态为基础,假设:构件正截面在受力后仍保持平面并与纵轴垂直;混凝土不承担拉应力，全部拉力由钢筋承担；无论混凝土和钢筋的应力-应变关系都服从胡克定律;钢筋弹性模量Es与混凝土弹性模量Ec的为一常数。
为了利用匀质弹性体材料力学的公式，需把钢筋和混凝土两种材料组成的截面折算成为单一材料的截面。由于钢筋和混凝土之间的粘结力很好，故认为它们之间的应变保持一致,钢筋的应力等于混凝土应力乘以αE,从而钢筋面积AS可以折算成为混凝土面积αEAS，由折算截面积对中和轴的静矩等于零的条件，可得出中和轴至混凝土受压区边缘的距离，梁截面内任意点的应力可由下式算得:σ=Mr/I0,式中M为作用弯矩;r为从中和轴到计算纤维水平的距离；I0为折算截面面积对中和轴的惯性矩。
② 破坏强度理论。以工作阶段Ⅲ的应力状态为基础，假设,混凝土开裂后,不承担拉应力，全部拉力由钢筋承担,钢筋达到屈服极限fy；受压区混凝土的应力-应变关系不服从胡克定律，其应力分布图形为曲线形，但为了计算的简化，压区混凝土的应力图形取为矩形，其弯曲抗压强度等于fcm（图3）。 钢筋混凝土梁
由水平力平衡条件得中和轴至混凝土受压边缘的距离x=Asfy/bfcm,截面极限抵抗矩的内力臂为z=h0-x/2，于是由受拉钢筋控制的极限抵抗矩为 式中h0为受拉钢筋中心至混凝土受压边缘的距离。
试验结果表明，只有当混凝土的受压区高度x≤δh0时,上列公式才能成立。式中δ值主要取决于钢筋品种和混凝土标号，约为0.35～0.55。
设计钢筋混凝土梁时，除了计算其正截面的强度外，还要计算剪力作用下的斜截面强度，以保证其安全。此外，还需要计算梁的抗裂度、裂缝开展宽度和挠度都不能超过容许的限值，以满足正常使用的要求。对于承受多次反复荷载作用的梁，如铁路桥梁、吊车梁，还须计算其疲劳强度。

『玖』 混凝土强度计算公式

混凝土强度计算公式为：抗压强度=破坏荷载/承压面积。

在标准条件下，混凝土的试件是用边长为15cm的立方体，而抗拉强度小，对防止裂纹很重要，影响混凝土强度的因素是在混凝土中的骨料、水泥石强度、水灰比及骨料性质有密切关系。

易塑性强，具备很好的工作性，几乎可以随心所欲的通过设计和模板形成形态各异的建筑物及构件；还有经济型好，同其他材料相比，混凝土价格较低，结构建成后的维护费用也较低；

还有就是安全性好，硬化混凝土具有较高的力学强度，使结构安全性得到保证；同时耐火性好，不会像钢结构建筑那样在高温下很快软化造成坍塌。

(9)有限元怎么计算钢筋混凝土强度扩展阅读：

混凝土的缺点

虽然混凝土具有很多优点，但同时也有不少的缺点，同样缺点也不容忽视，混凝土抗拉强度较低，是钢筋抗拉强度的百分之一，并且延展性不高，变形能力差，属于脆性材料，只能承受少量的张力变形，材料的自重大，高层、大跨度建筑物要求材料在保证力学性质的前提下，以清为宜。

『拾』 钢筋混凝土梁的承载力计算公式

双筋截面混凝土梁的承载力表达式如下：

(10)有限元怎么计算钢筋混凝土强度扩展阅读

相对受压区高度不大于界限受压区高度是混凝土梁设计中的一条重要原则。在梁截面尺寸和混凝土强度等级不变的情况下，增大受压区钢筋，是改善相对受压区高度的唯一方法。式1即可表明这一点。

最大配筋率的本质，就是要满足相对受压区高度小于界限受压区高度。以C30，HRB400为例，界限受压区高度为0.518。

令ξ=0.518，根据式2，ρ=2.1%/(1-μ)，如果不考虑压区钢筋（μ=0），最大配筋率为：ρ=2.1%，在相对受压区高度不大于0.518的情况下，最大配筋率为2.5%，则相当于μ=0.16，受压钢筋面积/受拉钢筋面积不小于0.16。