钢—混凝土组合空腹板架的理论研究与分析

论文摘要

钢—混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种结构。具有重量轻、整体性好、刚度大的特点。用于建筑结构的楼、屋盖结构中有特别的优势，它集“承重、围护、装修、管道支架”于一体。本文首先给出这种组合楼板的形式特点和构造要求。论文根据钢-混凝土组合空腹板架的构造特点，提出了此结构的连续化分析方法。在计算模型上，分别给出了不考虑表层抗弯刚度与考虑表层抗弯刚度两种方法，得到了拟夹层板的连续化分析的相关微分方程，并在周边简支均布荷载条件下推导出方程的级数解，得到许多有价值的结论。采用离散化有限元法分析了钢—混凝土组合空腹板架结构；本文利用有限元程序ANSYS，建立四边简支均布荷载条件下的组合空腹板架的三种计算模型，并通过理论计算和通用有限元程序ANSYS结果对比，验证了其正确性，从而得出了一些重要结论。最后通过对不同跨度下楼盖的计算、分析，给出了楼盖在各种跨度下的材料用量、挠度等技术经济指标，通过综合分析得出合理高跨比及经济跨度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 组合结构发展概述
• 1.2 组合结构的类型
• 1.2.1 压型钢板与混凝土组合楼板
• 1.2.2 钢与混凝土组合梁
• 1.2.3 型钢混凝土结构
• 1.2.4 钢管混凝土结构
• 1.2.5 外包钢混凝土结构
• 1.3 钢-混凝土组合板架结构的特点和研究现状
• 1.3.1 钢-混凝土组合空腹板架的特点
• 1.3.2 钢-混凝土组合空腹板架的研究现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 组合空腹板架结构的连续化分析Ⅰ—不考虑表层抗弯刚度的层合板模型
• 2.1 引言
• 2.2 计算模型和基本假定
• 2.3 等代刚度的确定
• 2.3.1 上、下表层的薄膜刚度
• 2.3.2 夹心层的等代剪切刚度
• 2.4 基本方程式的建立
• 2.4.1 几何方程
• 2.4.2 物理方程
• 2.4.3 平衡方程
• 2.5 矩形平面周边简支组合空腹板架的求解
• 2.6 组合空腹板各类构件的内力计算
• 2.6.1 上层混凝土板的内力
• 2.6.2 下层钢肋的内力
• 2.6.3 剪力键的内力
• 2.7 算例
• 2.8 小结
• 第三章 组合空腹板架结构的连续化分析Ⅱ—考虑表层抗弯刚度的层合板模型
• 3.1 计算模型和基本假定
• 3.2 等代刚度的确定
• 3.3 基本方程式的建立
• 3.3.2 物理方程
• 3.3.3 平衡方程
• 3.4 矩形平面周边简支组合空腹板架的求解
• 3.5 组合空腹板各类构件的内力计算
• 3.5.1 上层混凝土板的内力
• 3.5.2 下层钢肋的内力
• 3.5.3 剪力键的内力
• 3.6 算例
• 3.7 两种层合板模型的比较
• 3.8 小结
• 第四章 钢-混凝土组合空腹板架有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 钢-混凝土组合空腹板架有限元理论
• 4.3 单元刚度矩阵
• 4.3.1 空间梁单元
• 4.3.2 板壳单元
• 4.3.3 节点处局部混凝土块体单元的单元刚度矩阵
• 4.3.4 边界条件
• 4.4 总刚度矩阵集成和总刚度方程求解
• 4.5 单元类型
• 4.5.1 梁单元beam4
• 4.5.2 壳单元shell63
• 4.5.3 块体单元solid45
• 第五章 ANSYS模型的分析
• 5.1 算例概述
• 5.2 组合空腹板结构的内力分布规律及变形规律
• 5.2.1 算例概述
• 5.2.2 梁—壳元混合元模型（算法Ⅰ）
• 5.2.3 壳单元模型（算法Ⅱ）
• 5.2.4 壳—块体单元混合模型（算法Ⅲ）
• 5.3 三种计算模型的比较
• 5.3.1 竖向挠度分析
• 5.3.2 内力分析
• 5.4 小结
• 第六章 钢-混凝土组合空腹板架高跨比及经济跨度研究
• 6.1 引言
• 6.2 在几种跨度下组合空腹板结构的受力性能
• 6.3 技术经济指标比较
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要结论
• 7.2 尚需解决的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录一: 攻读硕士学位期间发表的部分论文: