CS板—框架组合结构模型设计与力学性能研究

论文摘要

CS板式住宅结构体系是针对我国墙体改革及住宅产业化要求而发展起来的,它在生产和使用过程中具有减轻墙体自重,提高对地震的防御能力,增强保温节能效果,简化施工方法的优点。以往所做的CS板式结构体系模型,包括有构造柱CS板式结构体系模型和无构造柱CS板式结构体系模型中,CS墙板作为主要承重构件,无法完全满足现代结构体系对大开间、开放式的居住要求,而且CS板式结构体系一般用于多层结构,为了拓展CS板式结构体系应用范围,使其优越性得到更好的发挥,本文结合CS板式结构的优越性,提出CS承重墙板与框架组合结构体系的概念,以CS承重墙板作为结构的主要承重构件,结合框架结构的优点,建立CS板与框架组合结构体系模型。本文根据某框架结构别墅结合实际CS板式结构住宅,建立CS板-框架组合结构实体模型,运用PKPM软件对模型进行内力和侧移计算,并与框架模型进行对比,验证CS承重墙板与框架组合结构体系的内力和侧移。在此基础上,对所建立的CS板-框架组合结构模型进行适当的优化,增强其经济型和实用性。为了验证所建立的CS承重墙板与框架组合结构模型的可行性,并为后续进一步研究提供理论基础,随后建立了两组不同截面的框架梁与CS承重墙板的节点有限元模型,并在梁端施加竖向荷载,对节点做非线性有限元分析,研究节点连接处的应力分布及变形情况,查看节点的破坏形式。并总结出框架梁截面对节点受力影响,以及提出相应的改善措施。最后,通过建立CS板-框架组合结构有限元模型,结合ANSYS有限元分析软件采用振型分解反应谱法求解组合结构在X向地震力作用下的内力及位移,查看CS承重墙板与框架在水平地震力作用下的内力分配情况,总结CS承重墙板与框架的协同工作性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外新型墙体材料的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 CS 板式结构体系简介
• 1.3.1 CS 板简介
• 1.3.2 CS 板式结构体系简介
• 1.3.3 CS 板的研究现状
• 1.4 本文研究的意义与主要内容
• 第二章 CS 板-框架组合结构模型设计
• 2.1 实际工程概况
• 2.1.1 项目信息
• 2.1.2 框架结构梁柱截面信息
• 2.2 CS 板-框架模型建立
• 2.2.1 框架结构改进
• 2.2.2 CS 承重墙板在PKPM 中的简化方法
• 2.3 CS 板-框架组合结构与框架结构PKPM 计算结果对比
• 2.3.1 位移比与层间位移角
• 2.3.2 剪重比
• 2.3.3 刚重比
• 2.4 CS 板-框架结构模型优化设计
• 2.4.1 柱截面尺寸
• 2.4.2 框架梁截面尺寸
• 2.4.3 调整后模型柱轴压比及梁端配筋率
• 2.5 调整后模型PKPM 计算结果
• 2.5.1 位移比
• 2.5.2 剪重比
• 2.5.3 刚重比
• 2.6 本章小结
• 第三章 CS 墙板框架梁节点承载力有限元分析
• 3.1 节点模型介绍
• 3.2 ANSYS 建模方法与求解方法
• 3.2.1 混凝土实体建模方法
• 3.2.2 ANSYS 中的模型单元
• 3.2.3 ANSYS 非线性分析的弧长法基本原理
• 3.3 节点有限元模型建立
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 单元类型选取各项材料参数关系选取
• 3.3.3 混凝土本构关系
• 3.3.4 模型建立
• 3.4 ANSYS 分析结果
• 3.4.1 节点的荷载位移曲线
• 3.4.2 节点的承载力分析
• 3.4.3 墙板受力分析
• 3.4.4 节点承载力的影响因素
• 3.4.5 提高节点承载力的途径
• 3.5 本章小结
• 第四章 地震力作用下CS 板-框架组合结构力学性能分析
• 4.1 地震作用效应简介
• 4.1.1 地震作用基本原理
• 4.1.2 地震作用效应的求解方法
• 4.2 振型分解反应谱法
• 4.2.1 单自由度弹性体系水平地震作用的反应谱法
• 4.2.2 设计规范规定的反应谱
• 4.3 有限元分析
• 4.3.1 有限元模型建立
• 4.3.2 设计反应谱参数选取
• 4.3.3 有限元分析结果
• 4.3.4 CS 板-框架协同工作原理总结
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢