Z形截面柱双向偏心受压承载力试验研究与有限元非线性分析

论文摘要

Z形截面柱能有效地增加使用面积,满足建筑立面造型和平面功能的要求,在我国住宅结构中已较常见。但对其受力性能研究还不够完善,成果和数据也很有限,因此,在目前的工程界还没有形成一套统一的针对z形截面柱的设计方法。本文通过对六根钢筋混凝土Z形截面柱在双向偏心荷载作用下的受压性能进行试验研究,揭示了其受压破坏形态,同时验证了平截面假定,得出了钢筋混凝土Z形截面柱正截面承载力的变化规律。在试验的基础上,通过分析试验过程中构件裂缝的开展、构件的变形以及破坏形态等现象,确定了Z形截面柱与矩形截面柱及其它类型的异形截面柱之间在受压性能方面的差异,并初步给出配筋率、弯矩作用方向等因子对试件抗压承载力的影响规律。最后,利用有限元软件ANSYS,对试验构件进行了模拟计算,进一步对比验证了试验结果,并对工程设计提出了若干建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 异形柱结构体系的发展及应用
• 1.2.2 Z形柱结构体系的发展及应用
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 异形截面柱研究现状
• 1.3.2 Z形截面柱研究现状
• 1.4 研究的主要内容
• 第二章 Z形截面柱试验方案
• 2.1 试件模型的设计与制作
• 2.2 材料性能试验
• 2.3 试验加载装置及加载方案
• 2.3.1 试验加载装置
• 2.3.2 试验加载方案
• 2.3.3 试验数据的测量
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 破坏形态与分析
• 3.1.1 Z形截面试件破坏过程
• 3.1.2 各试件斜裂缝的成因分析
• 3.2 试件裂缝展开图
• 3.3 Z形截面试件的截面应变
• 3.3.1 混凝土及纵筋的应变
• 3.3.2 箍筋的应变
• 3.4 试件截面上中和轴位置的确定
• 3.5 Z形截面试件的位移与变形
• 3.6 影响Z形截面柱正截面承载力的主要因素
• 3.6.1 Z形截面柱正截面极限承载力
• 3.6.2 配筋率的影响
• 3.6.3 弯矩作用方向的影响
• 3.6.4 轴压比的影响
• 第四章 Z形截面柱非线性有限元分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 有限元法简介
• 4.1.2 ANSYS软件简介
• 4.2 钢筋混凝土有限元模型
• 4.2.1 模型单元的选择
• 4.2.2 混凝土的本构关系与失效准则
• 4.2.3 钢筋的本构关系
• 4.2.4 模型求解的收敛控制
• 4.3 有限元建模
• 4.4 Z形截面中和轴位置分析
• 4.4.1 截面开裂前的中和轴位置
• 4.4.2 截面开裂后的中和轴位置
• 4.5 Z形截面柱正截面承载力的有限元综合分析
• 4.5.1 不同弯矩方向角下的正截面承载力
• 4.5.2 Z形截面柱的极限状态
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文