配有锚栓的钢筋混凝土板柱节点抗震性能研究

论文摘要

钢筋混凝土板柱结构形式简单、能降低建筑物高度且方便施工,已有近百年的工程经验。在风荷载或地震荷载等水平荷载及竖向荷载共同作用下,板柱节点除了要传递垂直剪力外,还必须传递较大的不平衡弯矩。本文将一种新型的抗冲切钢筋—锚栓引入板柱节点,侧重于研究配锚栓的钢筋混凝土板柱节点的抗震性能。锚栓做为一种新型的抗冲切钢筋,有如下优点:容易安装和控制,对主筋无干扰;能有效地控制板顶面和底面附近剪切裂缝的宽度;只要适当地选择顶锚板和底锚带的规格,便能充分发挥锚栓的强度;可节省钢材;能增加板的有效高度h0,从而增加混凝土的抗冲切强度;提高混凝土平板的极限强度和延性。本文共设计了五个钢筋混凝土板柱节点试件,以不同的锚栓配筋率为控制参数,在同济大学土木工程防灾国家重点实验室进行了低周反复拟静力试验。通过对试验结果的整理和分析,计算了试件的位移延性系数、等效粘滞阻尼系数,分析了各试件的刚度退化规律,从变形、耗能、刚度和强度等方面给出了配锚栓的钢筋混凝土板柱节点的抗震性能评价。在国内外各种研究成果和试验数据的基础上,本文用塑性极限方法对配锚栓的钢筋混凝土板柱节点在竖向剪力和不平衡弯矩共同作用下的极限承载能力进行了研究,推导出节点抗弯和抗冲切的计算公式,并与试验数据进行对比分析,较为吻合。同时,本文采用有限元软件DIANA对板柱节点进行了非线性分析,得到了荷载—位移滞回曲线,以及板柱节点的应力应变分布图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 无梁楼盖发展概况
• 1.3 抗冲切钢筋的研究进展
• 1.3.1 箍筋和弯起筋
• 1.3.2 抗剪键
• 1.4 各国规范对比
• 1.4.1 美国规范ACI 318M-05
• 1.4.2 英国BS8110规范
• 1.4.3 我国规范GB50010-2002和JGJ92-2004
• 1.4.4 小结
• 1.5 本文的研究背景和内容
• 1.5.1 研究背景和意义
• 1.5.2 本文主要工作
• 第2章 板柱节点低周反复荷载试验
• 2.1 试验目的和设计
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试件的设计
• 2.2 试件材料
• 2.2.1 混凝土
• 2.2.2 钢筋
• 2.3 试件的加工制作
• 2.4 试验设备和加载方案
• 2.4.1 试验加载设备
• 2.4.2 试验加载制度
• 2.5 测量内容
• 2.6 试验现象
• 2.6.1 一般说明
• 2.6.2 试件SC1
• 2.6.3 试件SC2
• 2.6.4 试件SC3
• 2.6.5 试件SC4
• 2.6.6 试件SC5
• 2.7 小结
• 第3章 试件抗震性能分析
• 3.1 概述
• 3.2 板柱节点破坏形态
• 3.2 滞回曲线
• 3.3 板柱节点抗震性能分析
• 3.3.1 延性分析
• 3.3.2 骨架曲线
• 3.3.3 等效粘滞阻尼系数分析
• 3.3.4 刚度退化分析
• 3.4 板柱节点中钢筋和锚栓的应变分析
• 3.4.1 钢筋的应变发展过程
• 3.4.2 锚栓的应变发展过程
• 3.5 小结
• 第4章 板柱节点的塑性极限分析
• 4.1 概述
• 4.2 屈服线理论介绍
• 4.3 材料的本构关系和屈服准则
• 4.3 中柱节点的塑性极限分析
• 4.3.1 仅传递竖向剪力时的分析
• 4.3.2 仅受不平衡弯矩作用时的分析
• 4.3.3 剪力和不平衡弯矩共同作用时的分析
• 4.4 板柱节点承载力计算
• 4.5 小结
• 第5章 有限元分析
• 5.1 有限单元法
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 有限元法的步骤
• 5.2 钢筋混凝土有限元分析
• 5.2.1 概述
• 5.2.2 混凝土的本构关系和破坏准则
• 5.2.3 混凝土开裂的处理
• 5.3 DIANA简介
• 5.4 模型的建立
• 5.4.1 模型几何单元
• 5.4.2 模型材料单元
• 5.4.3 边界约束和加载
• 5.4.4 非线性有限元的求解
• 5.4.5 开裂混凝土的处理
• 5.5 计算结果
• 5.5.1 计算曲线与试验曲线对比
• 5.5.2 应力应变分析
• 5.6 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果