混凝土板—柱结构设计相关问题

论文摘要

板-柱结构是由平板和柱通过节点连结而成的一种结构形式,通常沿其周边轴线设置一定截面尺寸的边梁以承担扭矩作用并增强结构的整体性。板-柱结构具有突出优点,但工程界仍对板-柱结构的设计方法、抗震性能等一些问题存在模糊认识,阻碍了板-柱结构的推广普及。为此,本文开展了如下研究工作。以塑性铰线理论为基础,推导了无边梁板-柱结构和设边梁板-柱结构各类板格的极限荷载计算公式,提出了通过板内钢筋的合理布置来避免不合理破坏模式的方法,分析了五种不同预应力筋布筋形式对板-柱结构板格竖向极限荷载的影响。得出了板格极限荷载主要与板内所配预应力筋和非预应力筋的数量及预应力筋的线型和预应力水平等因素有关的初步结论。提出了为模型试验结果所验证的用双向条带变形叠加来计算板-柱结构板格中心变形的思想和方法。应用这种方法分析了预应力筋布筋形式对板格中心总变形的影响,得到了预应力筋在柱轴线附近布置越集中对控制板在使用荷载下的总变形起到的作用就越明显的结论。探索了竖向均布荷载作用下板-柱结构中各类板格的内力分布规律,分析了柱网尺寸,板格边长比和柱截面尺寸对支座控制截面弯矩最大值与平均值之比的影响,建立了该比值的计算公式,提出了适合于板-柱结构的裂缝控制及验算建议。通过pushover分析和弹塑性时程分析,研究了层数、板厚、柱截面尺寸及设置边梁对板-柱结构抗震性能的影响,评价了板-柱结构的抗震性能。分析结果表明,对于按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）板柱-剪力墙结构中“板柱的柱”确定柱的抗震等级,结构的配筋同时满足计算要求和相关构造措施的不大于8层板-柱结构可用于7度抗震设防区ⅠⅢ类场地。给出了板-柱结构的适用范围和设计建议,为板-柱结构在抗震设防区的应用提供了参考依据。探讨了板柱-剪力墙结构适用的最大高度,研究了板柱-剪力墙结构进入塑性后,水平地震力在板柱和剪力墙之间的分配规律,并按刚度特征值不同,给出了板柱部分所承担的最大层剪力占结构基底剪力的百分比。分析了剪力墙布置对结构扭转效应的影响,给出剪力墙的合理布置建议。对无边梁板柱-剪力墙结构、设边梁板柱-剪力墙结构及框架-剪力墙结构进行了弹塑性时程分析,评价了板柱-剪力墙结构的抗震性能。分析结果表明,按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）确定柱和剪力墙的抗震等级,结构的配筋同时满足计算要求和相关构造措施的9层板柱-剪力墙结构,可用于8度抗震设防区ⅠⅢ类场地。给出了板柱-剪力墙结构的设计建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文应开展的工作
• 第2章 板-柱结构板格极限荷载计算分析
• 2.1 基本预应力筋布筋形式
• 2.2 基本塑性铰线模式
• 2.2.1 折叠形塑性铰线模式
• 2.2.2 柱附近的局部塑性铰线模式
• 2.3 各类板格极限荷载上限值的推导
• 2.3.1 折叠形塑性铰线模式
• 2.3.2 柱附近的局部塑性铰线模式
• 2.4 预应力筋布筋形式对板格极限荷载的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 板-柱结构板格中心变形计算分析
• 3.1 条带法计算板-柱结构板格中心变形的思想
• 3.2 五种不同预应力筋布筋形式下的板格中心变形计算
• 3.2.1 双向条带叠加法计算板格中心变形的步骤
• 3.2.2 双向条带叠加法计算结果与试验结果的比较
• 3.2.3 预应力筋布筋形式对板格中心总变形的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 板-柱结构板格内力分布规律及裂缝控制建议
• 4.1 板格内力分布规律
• 4.1.1 内板格
• 4.1.2 边板格
• 4.1.3 角板格
• 4.1.4 悬挑板格
• 4.2 主要参数对控制截面弯矩分布的影响
• 4.2.1 柱网尺寸及板格边长比对控制截面弯矩分布的影响
• 4.2.2 柱截面尺寸的影响
• 4.3 裂缝控制及验算建议
• 4.4 本章小结
• 第5章 板-柱结构抗震性能分析及设计建议
• 5.1 板-柱结构有限元分析基础
• 5.1.1 单元选择
• 5.1.2 材料本构关系
• 5.1.3 三维实体模型有限元分析可行性验证
• 5.2 板-柱结构pushover 分析
• 5.2.1 层数对抗震性能的影响
• 5.2.2 板厚对抗震性能的影响
• 5.2.3 柱截面尺寸对抗震性能的影响
• 5.2.4 无边梁板-柱结构、设边梁板-柱结构及框架结构的对比分析
• 5.3 板-柱结构弹塑性时程分析
• 5.3.1 地震记录的选取
• 5.3.2 阻尼模型的选取
• 5.3.3 Ⅱ类场地上结构的弹塑性时程分析
• 5.3.4 场地条件对结构地震响应的影响
• 5.3.5 不同加速度下的弹塑性时程分析
• 5.4 板-柱结构适用的最大高度
• 5.5 板-柱结构设计建议
• 5.6 本章小结
• 第6章 板柱-剪力墙结构抗震性能分析及设计建议
• 6.1 板柱-剪力墙结构适用的最大高度
• 6.2 水平地震力在板柱和剪力墙之间的分配规律
• 6.2.1 结构概况
• 6.2.2 水平力在板柱及剪力墙间的分配规律
• 6.3 剪力墙布置对结构扭转效应的影响
• 6.3.1 结构概况
• 6.3.2 有限元建模
• 6.3.3 动力特性分析
• 6.3.4 结构扭转效应
• 6.4 板柱-剪力墙结构弹塑性时程分析
• 6.4.1 结构概况
• 6.4.2 Ⅱ类场地上结构的弹塑性时程分析
• 6.4.3 场地条件对结构地震响应的影响
• 6.4.4 不同加速度下的弹塑性时程分析
• 6.5 板柱-剪力墙结构设计建议
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历