空心厚板转换层受力性能研究

论文摘要

随着现代高层建筑的功能日趋复杂,常规结构已不能满足强度、刚度及延性的要求。将上部结构标准层的小柱网变为下部公共服务层的大柱网,设置结构转换层是一种十分必要的结构形式。目前,转换层结构在国内已有大量的工程实践,但它们较多的采用梁式转换层。而对于上、下柱网轴线布置十分不规则,且体型复杂的建筑,则宜采用厚板转换层,但是,厚板转换层具有自重大,水化热大等缺点,从而,限制了其在高层建筑中的应用。为了解决厚板转换层的这些工程技术问题,本文在厚板转换层的受力机理研究基础上,提出了空心厚板转换层这一概念,并对其受力性能及其承载力进行了研究。本文利用ANSYS对多种不同布置方式的剪力墙和柱的厚板进行有限元分析,根据结果分析认为,厚板转换层受力符合空间桁架模型,并在此基础上讨论了如何建立空间桁架模型和空心厚板转换层,即在厚板主要受力的部位采用高强混凝土,而在其他的一些次要的或受力较小的部位把混凝土去掉,形成空心结构,即形成了空心厚板转换层。同时,利用他人已有的试验数据,拟合出了桁架模型中压杆的劈裂强度与抗拉强度之间的关系。基于厚板的受力模型,对空心厚板的拉杆、压杆进行了材料的选择,最后对拉杆和压杆的配筋进行了计算并确定了厚板的厚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 转换层结构的应用
• 1.2 转换层的功能
• 1.2.1 转换层的结构功能
• 1.2.2 转换层的建筑功能
• 1.3 转换层结构的几种主要形式
• 1.3.1 梁式转换结构
• 1.3.2 厚板式转换结构
• 1.3.3 箱形转换结构
• 1.3.4 桁架式转换结构
• 1.4 转换层结构的研究现状及工程应用现状
• 1.4.1 转换层结构的研究现状
• 1.4.2 转换层结构的工程应用现状
• 1.4.3 转换层结构设计方法存在的问题
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 厚板转换层有限元分析
• 2.1 厚板转换层有限元分析的理论基础
• 2.2 厚板转换层有限元模型的建立与求解
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 厚板转换层模型建立
• 2.2.2.1 计算单元的选取及单元特性
• 2.2.2.2 材料本构关系
• 2.2.2.3 混凝土破坏准则
• 2.2.2.4 网格划分
• 2.2.2.5 边界条件与施加荷载
• 2.2.2.6 计算结果分析
• 第3章 空心厚板桁架模型建立
• 3.1 空间桁架理论的提出
• 3.2 拉、压杆的简化
• 3.3 桁架模型的建立
• 3.3.1 模型建立原则
• 3.3.2 柱作用下空心厚板桁架模型
• 3.3.3 剪力墙作用下空心厚板桁架模型
• 3.4 小结
• 第4章 空心厚板转换层承载力计算与构件设计
• 4.1 承载力计算
• 4.1.1 拉杆承载力
• 4.1.2 压杆劈裂承载力
• 4.2 空心厚板构件设计
• 4.2.1 材料选择
• 4.2.2 空心厚板转换层厚度的确定
• 4.2.3 拉杆配筋的确定
• 4.3 算例
• 结论
• 参考文献
• 致谢