论文题目: 钢板混凝土连梁抗震性能的试验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 土木工程
作者: 张刚
导师: 赵作周
关键词: 抗震设计,钢板混凝土连梁,抗剪承载力
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 连梁是联肢墙结构及其组成的其它结构体系中重要的耗能元件,其承载力、延性和耗能能力对整体结构的抗震性能有重要影响。本文提出在钢筋混凝土连梁中配置钢板,利用钢板与钢筋混凝土共同抗剪,从而改善普通钢筋混凝土连梁抗震性能。论文完成了跨高比为1.5的4个试件与跨高比为2.5的2个试件共6个试件的模拟地震往复加载试验。试验结果表明,混凝土连梁中配置钢板不仅可以提高连梁的抗剪承载力,改善其延性和耗能能力,还可以避免混凝土连梁发生弯曲滑移破坏。连梁可能的破坏模式有弯曲破坏、弯剪破坏与剪切破坏三种形式。实测应变表明,在纵筋屈服以前,连梁正应变沿截面高度的分布基本满足平截面假定,但纵筋屈服后该假定不完全成立;由于弯剪裂缝的出现,连梁纵筋零应变点不在连梁跨中,而向受压区方向移动。基于实验结果,分析了6个试件中钢板本身抵抗的弯矩、轴力、剪力和箍筋分担的剪力在不同位移水平下的变化,并据此提出了钢板混凝土连梁抗剪承载力的计算公式。试验结果证明,在钢板两侧焊接抗剪钢筋是有效的,同时需要保证钢板在墙肢中的锚固。利用有限元软件MSC.MARC,对跨高比为1.5与2.5的两个试件进行了非线性有限元分析,分析结果与试验结果基本符合。分析结果表明,跨高比为1.5的连梁与跨高比为2.5的连梁抗剪机理不同,小跨高比连梁中存在显著的沿受压对角方向的斜压杆作用。在此基础上,完成了跨高比为1.5的钢板混凝土连梁抗剪承载力随配板率、钢板高厚比变化的参数分析。分析结果表明:抗剪承载力随配板率的增大而增大;抗剪承载力随着钢板厚度和高度的增大而增大,但钢板高度越大,增加钢板厚度对抗剪承载力的提高越明显;相同配板率时,钢板截面的高厚比越大,其抗剪承载力越大。据此提出了一些钢板混凝土连梁的设计建议。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 研究背景和主要内容
1.1 研究背景
1.2 内容安排
第2章 文献综述
2.1 普通钢筋混凝土连梁研究
2.1.1 受力特点和力学性能
2.1.2 普通钢筋混凝土连梁的抗剪机理
2.2 不同改进措施的研究
2.2.1 增配梁端抗剪钢筋
2.2.2 开缝混凝土连梁
2.2.3 交叉配筋混凝土连梁
2.2.4 钢管混凝土连梁
2.2.5 钢连梁和型钢混凝土连梁
2.3 钢板混凝土连梁的研究
2.3.1 钢板混凝土连梁的试验研究简介
2.3.2 钢板混凝土连梁的破坏形态
2.3.3 钢板混凝土连梁承载力的影响因素
2.3.4 钢板混凝土连梁的一些其他结论
2.4 抗剪承载力的计算方法
2.4.1 普通钢筋混凝土梁的抗剪承载力
2.4.2 交叉配筋和菱形配筋连梁的计算方法
2.4.3 型钢和钢板混凝土梁计算方法
2.4.4 不同计算方法的比较
2.5 本章小结
第3章 试验研究
3.1 试验目的
3.2 试验方案
3.2.1 加载设备
3.2.2 量测方案
3.2.3 加载制度
3.3 试件设计和制作
3.3.1 试件的设计
3.3.2 试件的制作
3.4 试验现象和结果
3.4.1 破坏过程
3.4.2 承载力特征
3.4.3 变形特点
3.5 耗能能力
3.6 本章小结
第4章 试验结果分析
4.1 应变分布
4.1.1 纵筋应变分布
4.1.2 梁端截面正应变分布
4.2 钢板的内力分析
4.2.1 钢板的弯矩
4.2.2 钢板的轴力
4.2.3 钢板的剪力
4.3 箍筋的剪力
4.4 抗剪承载力建议公式
4.5 本章小结
第5章 非线性有限元分析与参数分析
5.1 有限元计算模型介绍
5.2 有限元结果和试验结果的对比
5.2.1 荷载-位移曲线
5.2.2 应变分布
5.2.3 试件裂缝形状
5.3 参数分析
5.3.1 配板率的影响
5.3.2 钢板厚度的影响
5.3.3 钢板高度的影响
5.3.4 钢板截面形式的影响
5.4 设计建议与本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文的主要结论与成果
6.2 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
声明
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
发布时间: 2006-06-29
参考文献
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