现浇混凝土空心楼盖试验研究与有限元分析

论文摘要

拼装棚模现浇混凝土空心楼盖是一种新型楼盖结构体系,通过使用棚板和矩形空心盒体在实心混凝土板内形成均布矩形空腔。本文对四边简支现浇混凝土空心楼盖进行了竖向均布荷载作用下的破坏试验和非线性有限元分析,确定了楼盖的极限承载力,提出了此类楼盖的破坏机构和设计施工建议,主要内容如下:1进行了一块1.85m×1.85m现浇混凝土空心楼盖的破坏试验。通过观测竖向均布荷载作用下空心楼盖的变形、裂缝和应变,得到了楼盖的极限承载力和破坏机构。空心楼盖塑性铰线与肋重合,在板底(顶)呈“井”字形。2采用分离式建模的方法,用有限元程序ANSYS对试验试件进行了非线性有限元分析。主要分析了空心楼盖的变形、应力应变和裂缝等。有限元分析结果与试验结果对比表明,有限元分析所得到的极限荷载、塑性铰线、变形与试验结果相近,验证了试验结论,同时也说明现有的大型有限元程序可以比较真实的对钢筋混凝土构件进行非线性分析。3研究表明竖向均布荷载作用下空心楼盖的变形、裂缝、破坏形态等受力性能与普通实心双向板和密肋楼盖有本质的区别。与普通实心双向板相比,它是空心的且两个方向弯曲刚度不同,可以看作是一种带肋的加强板;与密肋楼盖相比,空心楼盖肋的宽度与间距都要小的多,肋和板不存在支承关系,两者作为一个整体协同变形。4试验和有限元分析表明,拼装棚模混凝土空心楼盖具有刚度大、承载力高且双向受力的特点。建议在结构设计和施工过程中,跨中三分之一处可适当加大配置钢筋的直径,两侧适当减小配置钢筋的直径,与此同时适当降低空心楼盖的配筋率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的关键问题及意义
• 1.3 现浇混凝土空心楼盖国内外发展概述
• 1.3.1 现浇混凝土空心楼盖应用实例
• 1.3.2 现浇混凝土空心楼盖国内外研究概况
• 1.4 钢筋混凝土有限元分析国内外研究现状
• 1.5 现浇混凝土空心楼盖应用中的有关技术问题
• 1.6 本论文的主要工作
• 第2章 现浇混凝土空心楼盖的试验研究
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计及制作
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 相似性原理
• 2.2.3 试件制作
• 2.2.4 材料的力学指标
• 2.3 试验内容
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 准备工作
• 2.4.2 挠度测量
• 2.4.3 钢筋应变测量
• 2.4.4 裂缝的测量
• 2.4.5 加载
• 2.5 极限状态判断准则
• 2.6 试验数据处理
• 2.6.1 试验现象描述
• 2.6.2 竖向挠度
• 2.6.3 钢筋应变
• 2.6.4 裂缝
• 2.7 本章小结
• 第3章 现浇混凝土空心楼盖的非线性有限元分析
• 3.1 有限元分析的背景
• 3.2 非线性有限元分析
• 3.2.1 非线性有限元分析分类
• 3.2.2 钢筋混凝土非线性有限元分析意义
• 3.3 竖向均布荷载下四边简支板非线性有限元分析
• 3.3.1 非线性有限元分析程序的选取
• 3.3.2 有限元分析模型的建立
• 3.3.3 非线性有限元分析材料本构关系的选取
• 3.3.4 非线性有限元分析使用Solid65单元要注意的问题
• 3.4 竖向均布荷载下四边简支板非线性有限元分析结果
• 3.4.1 挠度非线性有限元分析
• 3.4.2 混凝土应力非线性有限元分析
• 3.4.3 混凝土应变非线性有限元分析
• 3.4.4 混凝土裂缝非线性有限元分析
• 3.4.5 钢筋非线性有限元分析结果
• 3.4.6 极限状态非线性有限元分析结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 试验分析与有限元分析对比
• 4.1 挠度对比
• 4.2 钢筋应力对比
• 4.3 裂缝对比
• 4.4 现浇混凝土空心楼盖与其它类型楼盖对比
• 4.4.1 现浇混凝土空心楼盖与实心双向板对比
• 4.4.2 现浇混凝土空心楼盖与密肋楼盖对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 攻读硕士学位期间参与科研项目
• 致谢