框架结构植筋问题的有限元分析

植筋施工质量的分析与技术控制在日常所设计的加固工程中，通过检测发现植筋普遍存在质量通病，下面通过实例分析影响植筋质量的因素，总结施工操作要点，供植筋施工人员参考。

1.前言植筋是在钢混凝土结构上钻孔，采用结构胶将一定长度的钢筋锚固在结构孔内的工艺。

由于植筋施工工艺简便，效果明显，设计人员可以运用植筋技术对已有钢筋混凝土结构进行加建、改建和加固；也有些施工队为了加快施工进度，对填充墙的拉结筋，在施工时不绑扎，而待日后植筋。

总之近年来植筋的应用越来越多。

但这一技术到目前为止还没有相应的施工技术标准，使得植筋的施工工艺无章可循，本文通过质量检测试验的典型工程实例，介绍植筋在施工中容易出现质量问题的环节，并分析成因，就其操作工艺提出质量控制的关键工序，供施工人员参考。

2.工程实例2.1.西安新城产业园某工2楼加层植筋概况该工程原设计为十一层，后由于资金原因施工为十层；现对其进行加层，所加层为钢结构钢柱通过植筋与原有柱子连接，植筋直经为φ25，植筋深度为250mm，每柱植筋4个。

在植筋全部完成后，业主委托检测单位对植筋进行拉拔试验，但发现有40%的植筋不满足设计要求，直接拔出。

问题分析从拔出的钢筋状况来看，其主要原因是该加层为露天原屋面上有灰尘、泥土，钻孔完成后，由于下雨好多孔内进了泥水，而施工人员未进行有效的清理，从而影响了粘结质量。

2.2.西安开发区某厂房墙拉筋植筋植筋概况由于施工时施工方未预埋填充墙拉结筋，现通过植筋补上。

植筋直径为φ10，植筋位置为柱子，植筋深度为100mm。

植筋一部分完成后通过试验发现有80%不符合要求。

问题分析从拔出钢筋的状况和对施工人员的调查发现。

该工程植筋施工时由于施工人员认为是墙拉筋，非主要结构构件，而未按技术要领进行操作，不是往孔内先注胶，后插筋，而是将结构胶抹在钢筋表面，再随便插入孔内，导致植筋孔内结构胶不密实而影响其粘结力。

2.3.某建筑物立面增加挑檐植筋概况沿该建筑物一层顶圈梁植入φ10钢，植筋深度为100mm。

三梁平面框架结构的有限元分析如图框架结构，顶端受均布力作用，各个截面的参数都为：E =3.0 ×1011 Pa ，I =6.5 ×10−7 m 4 ，A =6.8 ×10−4 m 21 基于图形界面(GUI)的交互式操作(1) 进入A NSYS(设定工作目录和工作文件)程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory (设置工作目录) →Initial jobname(设置工作文件名): beam3→Run →OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences… →Structural →OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delet e… →Add… →beam：2D elastic 3OK (返回到E lement Types 窗口) →Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) →OK →鼠标点击该窗口右上角的“U”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1 Beam3→OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) →OK →Close(6) 生成几何模型生成节点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat→Nodes→In Active CS→Nodenumber 1 →X:0,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 2 →X:1.44,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 3 →X:0,Y:0,Z:0→Apply→Node number 4 →X:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Element →Auto Numbered →Thru Nodes →选择节点1、2(生成单元1)→apply →选择节点1、3(生成单元2)→apply →选择节点2、4(生成单元3)→OK(7) 模型施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes→选择节点1→apply →Direction of force: FX →V ALUE：3000 →OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Beams →选取单元1(节点1和节点2之间)→apply →V ALI：4167→V ALJ：4167→OK左、右下角节点加约束ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Nodes →选取节点3和节点4→Apply →Lab:ALL DOF →OK(8) 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK →Should The Solve Command beExecuted? Y→Close (Solution is done! ) →关闭文字窗口(9) 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape … →Def + Undeformed →OK (返回到P lot Results)(10) 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit …→Save Everything→OK(11) 计算结果的验证与M A TLAB 支反力计算结果一致。