现浇楼板影响下“强柱弱梁”的研究

论文摘要

近年来,地震灾害频发,给人们的财产和安全造成巨大的损失。针对保证现浇钢筋混凝土空间框架结构“大震不倒”的设防目标,现行规范提出了“强柱弱梁”的设计准则。但是在历次地震中,房屋典型的震害表现为：钢筋混凝土框架结构普遍出现“强梁弱柱”的破坏模式,规范中所要求的“强柱弱梁”破坏模式并未能实现。究其原因,多种复杂因素都使实现“强柱弱梁”的原则变得十分困难。其中没有合理考虑楼板对框架梁抗弯能力的增强作用是一个非常重要因素。震害表明,现浇楼板和框架梁具有良好的共同协调能力,可以按T形梁的形式工作。楼板对框架梁的加强作用使框架柱端出现大量塑性铰而承载能力大大降低,使结构产生以柱铰为主的屈服耗能机制,严重威胁结构的安全甚至造成结构倒塌。因此,现浇楼板对框架结构工作性能的影响是一个迫切需要研究解决的问题。基于上述现状,本文初步完成如下的工作：(1)严格按照我国现行规范设计了一层钢筋混凝土框架,运用大型有限元软件ANSYS中的Solid65单元建立钢筋混凝土有限元整体式实体模型。(2)在施加节点位移、保证层间位移角的加载方式下,分析了直交梁刚度、纵向梁跨度、纵向梁刚度、节点形式以及加载方式等对现浇楼板参与纵向梁抗弯程度的影响。(3)在研究纵向梁高度对楼板应力的影响时,发现与以往相关研究成果有出入,遂改变加载方式,采用施加侧向荷载,保证层间位移角的加载方式,观察不同纵向梁高度影响下楼板应力的变化规律,得到的结果与第一种加载方式下楼板应力分布规律基本一致。(4)研究纵向梁高对等效板宽取值的影响规律。采用“等效刚度法”计算等效板宽。分别计算了框架梁体系、简支梁体系、悬臂梁体系下,随着纵向梁高度变化,等效板宽的变化规律。(5)研究了框架梁体系下,直交梁刚度和楼板宽度对等效板宽取值的变化规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 钢筋混凝土框架结构的三种破坏机制
• 1.3 我国现行规范关于“强柱弱梁”的相关规定以及存在的问题
• 1.3.1 我国现行规范关于“强柱弱梁”的规定
• 1.3.2 按现行规范进行“强柱弱梁”设计存在的问题
• 1.4 影响“强柱弱梁”实现的各种因素
• 1.4.1 现浇楼板对梁刚度的影响
• 1.4.2 填充墙的影响
• 1.4.3 轴压比的影响
• 1.4.4 钢筋超配的影响
• 1.4.5 材料非线性特征的影响
• 1.4.6 多维地震的影响
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 “楼板有效翼缘宽度”相关理论知识
• 2.1 引言
• 2.2 楼板有效翼缘宽度
• 2.3 影响“楼板有效翼缘宽度”大小的因素
• 2.3.1 节点类型
• 2.3.2 侧向变形量
• 2.3.3 直交梁刚度
• 2.3.4 边界条件
• 2.4 各国规范对有效翼缘宽度的规定
• 2.4.1 新西兰规范
• 2.4.2 美国ACI规范、加拿大CSA规范
• 2.4.3 欧共体EC8规范
• 2.4.4 日本规范
• 2.4.5 中国规范
• 2.5 国内外对“有效翼缘宽度”研究文献综述
• 2.6 小结
• 第三章 基于ANSYS考虑楼板作用的钢筋混凝土框架结构有限元分析
• 3.1 模型简介
• 3.2 钢筋混凝土框架结构在ANSYS中的建立
• 3.2.1 建模方式
• 3.2.2 SOLID65单元介绍
• 3.2.3 模型对称性的利用
• 3.2.4 网格划分
• 3.2.5 加载与求解
• 3.3. 楼板有效翼缘宽度的影响因素
• 3.3.1 直交梁刚度
• 3.3.2 纵向梁跨度的影响
• 3.3.3 纵向梁高度的影响
• 3.4 不同加载方式下纵向梁高度对楼板应力的影响
• 3.5 小结
• 第四章 等效板宽的计算
• 4.1 引言
• 4.2 等效刚度法
• 4.2.1 等效刚度法介绍
• 4.2.2 等效板宽的计算
• 4.3 板厚度和梁跨度对等效板宽的影响
• 4.3.1 板厚度对有效宽度影响
• 4.3.2 梁跨度对等效板宽的影响
• 4.4 纵梁高度对等效板宽的影响
• 4.4.1 框架梁板体系
• 4.4.2 简支梁板体系
• 4.4.3 悬臂梁板体系
• 4.5 框架梁体系中纵梁高度对等效板宽的影响
• 4.5.1 直交梁对等效板宽取值的影响
• 4.5.2 楼板宽度对等效板宽取值的影响
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文