交错桁架钢结构体系楼板抗剪滞回性能的试验研究

论文摘要

交错桁架钢结构体系由于桁架错层布置，楼板不仅要承受和传递竖向荷载，还要把上层桁架的水平荷载传递到下层的相邻桁架，对结构的整体性起着至关重要的作用。此方面理论研究较少，试验方面还未见诸报道，因此，论文的试验工作研究有较高的理论和工程价值。本课题作为科技部科研院所研究开发专项基金“交错桁架结构体系应用技术开发(2004EG131165)”项目“交错桁架结构体系楼板的破坏机理及对改进形式楼板的研究”的一部分，主要研究楼板在循环荷载作用下的承载能力和破坏机理，对楼板剪力分布以及抗剪件的合理设置提出建议，提出保证结构安全性和经济性统一的技术措施，保证交错桁架体系在水平荷载作用下能够安全可靠的工作。研究成果将促进钢结构交错桁架这一新型结构体系在我国的应用。论文主要完成以下工作：首先用ETABS结构分析与设计软件对交错桁架原形进行设计，然后根据试验条件，设计了相似比为1∶3的试验模型，再利用有限元分析软件ANSYS对试验模型的受力性能进行分析，并以此作为交错桁架楼板体系拟静力试验方案的设计依据，对测点布置和加载方案进行设计。基于1∶3模型的拟静力试验，分析了混凝土楼板在低周反复水平荷载下结构的抗剪承载能力、破坏模式和钢筋的应力分布。结构荷载—位移滞回曲线基本上是稳定的“弓形”，图形饱满，承载能力高。试验表明，在楼板无削弱时，可以假定为刚性隔板。通过与交错桁架结构整体试验的楼板破坏模式的对比，得到了楼板的破坏模式与桁架的强度和刚度密切相关的结论。论文填补了交错桁架钢结构体系混凝土楼板试验方面的空白，为后续的研究工作提供了重要的试验依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 交错桁架结构体系的结构特点
• 1.3 国内外对交错桁架的研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 交错桁架体系试验模型的原型设计
• 2.1 交错桁架钢结构体系原型建筑方案布置
• 2.2 结构布置和构件设计
• 2.2.1 荷载取值
• 2.2.2 定义材料属性
• 2.2.3 构件设计
• 2.3 结构分析
• 2.3.1 竖向荷载作用下结构的受力性能
• 2.3.2 横向荷载作用下结构的受力性能
• 第3章 交错桁架楼板抗剪性能试件设计及有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法和原理
• 3.3 模型相似比例确定
• 3.3.1 模型设计的特点
• 3.3.2 模型相似比的确定
• 3.4 试件的设计
• 3.4.1 试件的几何尺寸
• 3.4.2 试件的截面尺寸
• 3.4.3 试件的节点设计
• 3.4.4 试件的楼板设计
• 3.5 材性试验
• 3.5.1 取材位置及尺寸
• 3.5.2 材性试验数据统计
• 3.5.3 材性小结
• 3.6 交错桁架钢结构体系楼板的ANSYS有限元分析
• 3.6.1 ANSYS有限元模型的建立
• 3.6.2 求解控制
• 3.6.3 有限元分析结果
• 第4章 交错桁架楼板抗剪性能试验
• 4.1 试验方案
• 4.1.1 试验目的
• 4.1.2 加载设备与装置
• 4.1.3 试验加载方案
• 4.1.4 试验观测设计
• 4.2 试验现象
• 4.2.1 试验现象描述
• 4.2.2 试验现象分析
• 4.3 试验数据处理
• 4.3.1 试件滞回曲线
• 4.3.2 试件骨架曲线
• 4.3.3 柱传递剪力分析
• 4.3.4 钢筋的应变分析
• 4.3.5 楼板剪切变形分析
• 4.4 试验对比
• 第5章 结论和建议
• 5.1 本文的结论
• 5.2 后续工作
• 致谢
• 参考文献