某多层大跨新型组合空腹楼盖有限元分析及现场试验研究

论文摘要

U型钢-混凝土螺栓连接组合空腹楼盖是国内提出的一种新型大跨楼盖结构形式,于2007年首次应用于黑龙江中医药大学体育馆二、三层楼盖的设计,平面轴线尺寸为39m×57m+36 m×57m,是目前国内跨度最大的多层大跨承重楼盖体系。本文以有限元仿真分析、现场试验为手段,对该新型组合空腹楼盖的静、动力特性进行研究,以检验该楼盖结构体系的设计理论及分析方法是否正确,校核支撑体系的卸载方案,检验结构的安全性和舒适性。本文首先对该新型组合空腹楼盖进行有限元分析,建立梁单元模型和梁-壳混合元模型两种模型研究结构的内力分布特点,变形规律以及动力特性,并对该结构支撑体系拆除过程进行仿真分析。然后,在有限元分析结果的基础上进行现场卸载全过程监测研究,检测逐步卸载过程中楼盖的挠度和下肋U型钢的应变,验证结构的刚度及强度是否满足设计规范要求,同时对有限元模型和卸载方案做出评价。最后,对该结构进行了现场动力试验,分析该楼盖结构的动力特性,并对该楼盖结构的振动舒适度进行讨论。鉴于该新型组合楼盖结构首次应用于实际工程,本文的研究成果对今后该类结构的设计、计算及相关规范的制定具有一定的参考价值,有利于促进该类新型大跨楼盖结构的推广,节约土地资源和建设工程投资。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 大跨楼盖结构的主要结构形式及发展
• 1.2.1 钢筋混凝土结构的种类及特点
• 1.2.2 主次梁钢结构
• 1.2.3 钢-混凝土组合结构的种类及特点
• 1.3 新型组合空腹夹层板结构的特点及研究现状
• 1.3.1 U 型钢-混凝土焊接连接组合空腹夹层板的特点
• 1.3.2 U 型钢-混凝土螺栓连接组合空腹夹层板结构的特点
• 1.3.3 新型组合空腹夹层板的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 新型钢-混凝土组合空腹楼盖有限元建模及仿真分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元建模单元
• 2.2.1 空间梁单元
• 2.2.2 空间壳单元
• 2.3 有限元模型及静力分析
• 2.3.1 工程概况
• 2.3.2 梁单元结构模型
• 2.3.3 梁-壳混合单元结构模型
• 2.3.4 对比分析
• 2.4 动力特性分析
• 2.4.1 梁单元模型
• 2.4.2 梁-壳元混合单元模型
• 2.4.3 对比分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 新型钢-混凝土组合空腹楼盖现场卸载试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 支撑体系
• 3.2.1 支撑方案设计
• 3.2.2 支撑体系安装
• 3.3 卸载方案及其静力分析
• 3.3.1 卸载方案
• 3.3.2 卸载静力分析
• 3.4 挠度测试
• 3.4.1 测试方法
• 3.4.2 测试结果及分析
• 3.5 应变测试
• 3.5.1 测试方法
• 3.5.2 测试结果及分析
• 3.6 螺栓节点连接错动变形监测
• 3.7 本章小结
• 第4章 新型钢-混凝土组合空腹楼盖现场动力试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 动力特性试验
• 4.2.1 基本原理
• 4.2.2 激励方式
• 4.2.3 测点布置
• 4.2.4 测试设备及方案
• 4.2.5 试验结果分析
• 4.2.6 与有限元结果对比分析
• 4.3 振动舒适度分析及评价
• 4.3.1 振动舒适度的提出
• 4.3.2 振动舒适度的评价标准
• 4.3.3 体育场馆楼盖振动舒适度判别标准
• 4.3.4 试验结果分析
• 4.4 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