型钢混凝土转换梁的内力分析及设计方法研究

论文摘要

高层建筑中底部大空间的使用功能要求往往通过设置转换层来实现。梁式转换结构是实现结构垂直转换最广泛的结构形式,它具有传力直接、明确,便于工程设计计算与分析等优点。因为转换梁上部承托构件形式的多样性,转换梁的受力状态复杂,但我国现行的结构设计规范对转换梁的截面设计方法还没有做出明确的规定。转换梁作为上部构件的“基础”,受力巨大,截面尺寸一般较大,采用型钢混凝土结构可以有效减少转换梁的截面尺寸,但我国现行的两部关于型钢混凝土计算方法的规程,计算公式的理论依据不同,计算结果存在较大的差异。为了进一步了解转换梁的受力特征,寻求型钢混凝土转换梁的设计方法,本文针对以上问题进行了深入的研究。本文首先通过有限元分析软件SAP2000对不同结构形式的转换梁的受力性能进行了详细的分析,其受力性能与上部承托墙体的宽度有关,当上部墙体的宽度（B）与转换梁的跨度（L）之比B/L<0.3时,二者之间的相互作用较弱,当B/L≥0.3时,上部墙体对转换梁的受力性能影响较大,截面控制内力及控制截面的位置均发生了变化,转换梁中出现了不容忽略的轴向拉力。其次,本文通过理论计算与试验结果的对比分析,并通过有限元分析软件ANSYS对框支短肢剪力墙建立了实体模型,分析转换梁在弹性阶段的应变沿截面高度的分布状态,为不同形式型钢混凝土转换梁的设计提供了依据。最后,本文对两个工程实例建立了整体模型,并对转换梁做了局部的补充分析,发现对于托柱形式的转换梁,PKPM-SATWE的结果与有限元分析结果基本一致；对于托墙形式的转换梁,二者的分析结果之间存在较大的差异,尤其是对截面尺寸起控制作用的剪力设计值,因此,对于这种类型的转换梁,设计中应对转换梁建立局部的有限元模型,进行补充分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 转换层结构概述
• 1.2.1 转换层的主要结构形式及特点
• 1.2.2 转换层结构的研究现状及发展趋势
• 1.2.3 型钢混凝土转换层结构的研究及应用
• 1.3 本文研究的目的及主要内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第2章 转换梁的内力分析
• 2.1 梁式转换层的主要结构形式及其受力机理
• 2.1.1 梁式转换层的主要结构形式
• 2.1.2 转换梁的受力机理
• 2.2 托墙形式转换梁的内力分析
• 2.2.1 上部墙体截面高度对转换梁内力的影响分析
• 2.2.2 框支短肢剪力墙受力性能分析
• 2.3 托柱形式转换梁的内力分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 型钢混凝土梁极限承载力的计算及构造要求
• 3.1 型钢混凝土结构基本概念及计算理论
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 型钢混凝土结构计算理论
• 3.2 型钢混凝土梁受弯承载力计算
• 3.2.1 基于平截面假定的抗弯承载力计算
• 3.2.2 基于强度叠加法的抗弯承载力计算
• 3.2.3 两种计算方法的对比分析
• 3.3 型钢混凝土梁受剪承载力计算
• 3.3.1 型钢混凝土梁斜截面破坏形态及影响因素
• 3.3.2 型钢混凝土梁斜截面受剪承载力计算
• 3.4 型钢混凝土梁构造要求
• 3.5 本章小结
• 第4章 型钢混凝土转换梁截面设计方法
• 4.1 转换梁截面设计方法
• 4.1.1 普通梁截面设计方法
• 4.1.2 偏心受拉构件截面设计方法
• 4.1.3 深梁截面设计方法
• 4.1.4 应力截面设计方法
• 4.2 转换梁截面设计方法的选择
• 4.2.1 托墙转换梁截面设计方法
• 4.2.2 托柱转换梁截面设计方法
• 4.3 型钢混凝土转换梁实例分析
• 4.3.1 型钢混凝土托墙转换梁实例分析
• 4.3.2 型钢混凝土托柱转换梁实例分析
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果
• 致谢