【摘要】：空心樓蓋結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)無梁樓蓋的基礎(chǔ)上將空腔模盒植入樓蓋內(nèi)部形成的具有頂板、底板及內(nèi)部空腔的新型樓蓋體系;因其具有預(yù)制裝配率高、節(jié)約建材、自重小的優(yōu)點(diǎn),在節(jié)能減耗及受力方面有突出優(yōu)勢(shì),得到了國家重點(diǎn)推廣和廣泛應(yīng)用,研究者對(duì)模盒的開發(fā)也投入了極大熱情;但對(duì)空心樓蓋受力性能及設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究則相對(duì)較少,現(xiàn)有技術(shù)規(guī)程基本沿用了傳統(tǒng)無梁樓蓋體系的分析、設(shè)計(jì)方法;另一方面,對(duì)板柱節(jié)點(diǎn)沖切承載力及變形行為的分析、研究還不成熟,制約了包括空心樓蓋在內(nèi)的無梁樓蓋體系的應(yīng)用。本文針對(duì)盒狀腔體空心樓蓋及板柱節(jié)點(diǎn)沖切破壞行為進(jìn)行了一些探討和研究,主要內(nèi)容如下:首先進(jìn)行了3根有機(jī)玻璃單箱室箱梁及1塊有機(jī)玻璃多箱室肋板試驗(yàn),完成了數(shù)值模型精度校核。針對(duì)直接設(shè)計(jì)法,以典型的四角柱支撐盒狀腔體空心樓蓋為分析對(duì)象,用ABAQUS軟件完成了224個(gè)算例分析。考察了具有相同參數(shù)的空心樓蓋和對(duì)照實(shí)心樓蓋的截面彎矩分布的異同,進(jìn)而分析了空心率、板格邊比、柱跨比、梁板相對(duì)抗彎剛度比和邊梁抗扭剛度比等5個(gè)因素對(duì)空心樓蓋彎矩分布的影響,得到了內(nèi)板格和端板格各彎矩控制截面的一次彎矩分配系數(shù)以及各控制截面內(nèi)柱上板帶板、跨中板帶和柱上板帶梁的二次彎矩分配系數(shù),并與規(guī)程建議的直接設(shè)計(jì)法系數(shù)做了對(duì)比。分析結(jié)果表明:當(dāng)板格邊比不大于1以及柱跨比不大于0.2時(shí),柱(或柱帽)的尺寸效應(yīng)對(duì)截面彎矩一次分配的影響可以忽略;規(guī)程中直接設(shè)計(jì)法的分配系數(shù)與空心樓蓋部分截面存在較大差距,需對(duì)柱上板帶負(fù)彎矩、柱上板帶正彎矩、柱上板帶梁的彎矩分配做相應(yīng)調(diào)整。根據(jù)分析結(jié)果,提出了空心樓蓋直接設(shè)計(jì)法一次彎矩分配系數(shù)表和二次彎矩分配系數(shù)表。針對(duì)擬板法,首先分析了剪切變形對(duì)空心樓蓋箱型構(gòu)件撓度的影響;依據(jù)彈性薄板理論,對(duì)比了不同邊界條件下多種擬板方法的思路和計(jì)算精度;提出了等效實(shí)心平板剪切模量的取用方法和實(shí)用的考慮剪切變形撓度的修正手段,最后與構(gòu)造各向同性和構(gòu)造各向異性空心樓蓋數(shù)值計(jì)算結(jié)果及有機(jī)玻璃試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。分析結(jié)果表明:現(xiàn)有基于抗彎剛度相等的擬板方法不能正確反映空心樓蓋的剪切變形大小;基于“剪切剛度相等”提出的剪切模量取用方法和撓度修正方法能同時(shí)適用于構(gòu)造各向同性和構(gòu)造各向異性空心樓蓋,計(jì)算效果均優(yōu)于其它擬板法。針對(duì)擬梁法,首先分析了扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)交叉梁內(nèi)力分布的影響;依據(jù)多箱室扭轉(zhuǎn)理論,提出了等效擬梁扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算方法,并建議了實(shí)用的空心樓蓋擬梁建模手段,最后分別與剛性支撐、柔性支撐及柱支撐情況下空心樓蓋數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。分析結(jié)果表明:扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)空心樓蓋擬梁法的結(jié)果影響顯著;現(xiàn)有規(guī)程基于抗彎剛度相等的擬梁方法不能正確反映擬梁的扭轉(zhuǎn)剛度�；诙嘞涫遗まD(zhuǎn)理論提出的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法和擬梁建模手段能適用于多種不同情況的空心樓蓋,計(jì)算效果優(yōu)于規(guī)程擬梁法。針對(duì)板柱節(jié)點(diǎn)沖切破壞問題,在試驗(yàn)現(xiàn)象基礎(chǔ)上,建立了較為完善的可同時(shí)分析承載力和變形的彎剪臨界裂縫方法,包括彎剪裂縫發(fā)展機(jī)理、剪壓區(qū)層模型及臨界破壞面的確定等,提出的方法還考慮到了尺寸效應(yīng)和銷栓作用對(duì)沖切承載力和變形的影響。采用45個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論方法的正確性,通過塑性鉸線理論推導(dǎo)了非圓柱圓板構(gòu)件等效轉(zhuǎn)換手段,采用98個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論方法對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件的適用性;通過大量模型計(jì)算和參數(shù)分析,研究了對(duì)沖切承載力和變形的影響因素,提出了同時(shí)考慮了混凝土強(qiáng)度、鋼筋屈服強(qiáng)度、配筋率、板柱尺寸等因素的沖切承載力和沖切轉(zhuǎn)角簡化計(jì)算公式,最后采用432個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了建議簡化公式的合理性。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU318

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本文編號(hào)：2516739