本文關(guān)鍵詞：鋼空腹夾層板樓蓋靜力計(jì)算模型研究

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【摘要】：為響應(yīng)國家關(guān)于節(jié)約土地的號召,馬克儉教授提出了具有空間受力特性、適用于多高層大跨度建筑的空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮網(wǎng)格結(jié)構(gòu)空間受力的特點(diǎn),避免了傳統(tǒng)主次梁結(jié)構(gòu)二維傳力、構(gòu)件截面較大等缺點(diǎn)。結(jié)構(gòu)分為鋼筋混凝土空腹夾層板、鋼-混凝土組合空腹夾層板和鋼空腹夾層板(正交正放形式和正交斜放形式)三個組成部分。近些年來,鋼材在建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的過程中發(fā)揮著越來越重要的作用,對于其中最能體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)勢的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑就顯得格外重要。鋼空腹夾層板樓蓋采用拼裝單元工廠預(yù)制生產(chǎn),現(xiàn)場安裝的施工方式,具有較高的工業(yè)化水準(zhǔn)。因此對該課題的研究具有實(shí)用意義。通過有限元模擬和理論分析對結(jié)構(gòu)整體以及局部的靜力性能以及內(nèi)力計(jì)算方法進(jìn)行了研究,完成的工作及取得的成果主要包括:1.論述了空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、分類以及各自的特點(diǎn)�？偨Y(jié)了國內(nèi)外對于鋼筋混凝土樓蓋靜特性能的研究現(xiàn)狀;國內(nèi)外對于組合樓蓋的靜力特性和設(shè)計(jì)理論的研究進(jìn)展以及國內(nèi)外對于鋼空腹夾層板樓蓋的靜力計(jì)算和設(shè)計(jì)方法的研究,提出了本文研究的價(jià)值所在。2.梳理了空腹夾層板樓蓋常用的設(shè)計(jì)分析方法,介紹了連續(xù)化分析方法、等代剛度法等方法。并重點(diǎn)介紹了分析所采用的軟件平臺、單元參數(shù)的選取、材料特性的確定以及求解控制等基本信息。3.建立了正交正放鋼空腹夾層板樓蓋有限元模型。針對樓蓋的靜力計(jì)算模型進(jìn)行研究,分析了混凝土板對鋼空腹夾層板樓蓋靜力特性的影響。結(jié)果表明:在中等跨度情況下,混凝土板有效提高鋼空腹夾層板樓蓋的豎向剛度,降低了上、下肋以及剪力鍵的應(yīng)力水平,進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)考慮鋼網(wǎng)格與混凝土板的協(xié)同作用。4.建立了剪力鍵節(jié)點(diǎn)域非線性有限元模型,針對加勁板對剪力鍵節(jié)點(diǎn)域的受力和變形影響進(jìn)行了參數(shù)化分析,得出了加勁板的設(shè)置能夠有效降低方管的應(yīng)力水平,避免上下肋和方管接觸部位的應(yīng)力集中,保證了節(jié)點(diǎn)的剛域特性的結(jié)論�；诜治龅膮�(shù)范圍建議了加勁板的合理設(shè)置寬度。5.基于密肋梁樓蓋常用的梁格法理論以及空腹桁架理論提出了適用于鋼空腹夾層板樓蓋空腹部分內(nèi)力計(jì)算的修正空腹桁架法,針對剪力鍵節(jié)點(diǎn)域的受力特點(diǎn)提出了節(jié)點(diǎn)域簡化計(jì)算的力學(xué)模型,得出了內(nèi)力計(jì)算公式。該方法考慮了局部彎矩對上下肋截面的作用、考慮了剪力鍵節(jié)點(diǎn)域的受力特點(diǎn),提出了節(jié)點(diǎn)域的受力計(jì)算模型,計(jì)算模型有限元計(jì)算結(jié)果吻合較好,具有較好的適用性。本文所做的研究可為為此類建筑結(jié)構(gòu)的分析、設(shè)計(jì)以及施工提供有益參考。
【關(guān)鍵詞】：鋼結(jié)構(gòu) 空腹夾層板 參數(shù)化 剪力鍵節(jié)點(diǎn) 空腹桁架理論 計(jì)算方法
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU398.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 樓蓋結(jié)構(gòu)的發(fā)展研究現(xiàn)狀8-10
• 1.1.1 鋼筋混凝土樓蓋8-9
• 1.1.2 組合樓蓋9-10
• 1.2 空腹夾層板樓蓋的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 鋼筋混凝土空腹夾層板樓蓋10-11
• 1.3.2 U形鋼板組合下肋空腹夾層板樓蓋11-12
• 1.3.3 鋼空腹夾層板樓蓋12-13
• 1.3 鋼空腹梁的國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本課題的研究背景及意義15-16
• 1.3.4 課題研究背景15-16
• 1.3.5 課題研究意義16
• 1.5 本文所做的主要工作16-18
• 第二章 基本分析方法18-38
• 2.1 空腹夾層板結(jié)構(gòu)連續(xù)化計(jì)算理論18-29
• 2.1.1 計(jì)算基本假定18-19
• 2.1.2 上、下表層平面剛度19-22
• 2.1.3 空腹夾層板的等效剪切剛度22-25
• 2.1.4 基本方程的建立25-29
• 2.2 等代剛度法29-30
• 2.3.1 計(jì)算基本假定29-30
• 2.3.2 計(jì)算分析方法30
• 2.3 結(jié)構(gòu)有限元分析方法30-36
• 2.3.3 有限元分析法介紹31
• 2.3.4 本文有限元模型建立31-36
• 2.3.5 有限元模型的試驗(yàn)驗(yàn)證36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 混凝土板對鋼空腹夾層板樓蓋靜力特性影響38-51
• 3.1 本章研究背景38-40
• 3.2 鋼空腹夾層板有限元模型基本參數(shù)40-41
• 3.3 有限元模型計(jì)算結(jié)果及分析41-50
• 3.3.1 混凝土板厚對結(jié)構(gòu)豎向剛度的影響41-43
• 3.3.2 混凝土板厚對剪力鍵應(yīng)力的影響43-47
• 3.3.3 混凝土板厚對上下肋應(yīng)力的影響47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 加勁板對剪力鍵節(jié)點(diǎn)域靜力特性影響51-63
• 4.1 本章研究背景51-52
• 4.2 剪力鍵節(jié)點(diǎn)域特點(diǎn)52-53
• 4.2.1 構(gòu)造特點(diǎn)52
• 4.2.2 受力特點(diǎn)52-53
• 4.3 剪力鍵節(jié)點(diǎn)域有限元模型53-55
• 4.3.1 構(gòu)造特點(diǎn)及基本受力規(guī)律53
• 4.3.2 有限元模型基本參數(shù)53-55
• 4.4 有限元模型計(jì)算結(jié)果及分析55-62
• 4.4.1 典型的剪力鍵節(jié)點(diǎn)域應(yīng)力分布云圖55-56
• 4.4.2 各因素對應(yīng)力狀態(tài)的影響56-59
• 4.4.3 各因素對節(jié)點(diǎn)域變形的影響59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 基本受力單元內(nèi)力計(jì)算63-81
• 5.1 本章研究背景63-65
• 5.2 鋼空腹梁基本受力特征65-68
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)空腹部分計(jì)算內(nèi)力的確定65-67
• 5.2.2 空腹截面計(jì)算內(nèi)力的確定67-68
• 5.3 空腹梁空腹部分受力特征有限元分析68-73
• 5.3.1 單元類型及材料特性的選取68
• 5.3.2 有限元模型基本參數(shù)68
• 5.3.3 有限元模型網(wǎng)格尺寸敏感性分析68-70
• 5.3.4 計(jì)算截面正應(yīng)力分布特征70-71
• 5.3.5 荷載位移曲線71-72
• 5.3.6 空腹部分有限元計(jì)算結(jié)果與公式計(jì)算結(jié)果對比72-73
• 5.4 剪力鍵節(jié)點(diǎn)受力特性分析73-79
• 5.4.1 加勁板寬度及方管壁厚對剪應(yīng)力分布的影響74-76
• 5.4.2 節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度分析76-79
• 5.4.3 公式的合理性驗(yàn)證79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論及展望81-84
• 6.1 主要完成的工作81-82
• 6.2 有待深入的工作82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 致謝89-90
• 附錄一：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文90-91

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本文編號：1107105