水平荷載作用下板柱結(jié)構(gòu)的理論分析和試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼筋混凝土板柱結(jié)構(gòu)體系形式簡(jiǎn)單、能降低建筑物高度、且方便施工,但水平荷載作用下板柱結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論尚不成熟.本文通過理論分析和試驗(yàn)研究,對(duì)水平荷載作用下板柱結(jié)構(gòu)等代梁寬度、節(jié)點(diǎn)的承載力以及彈塑性時(shí)程分析等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容有:(1)水平力作用下板柱結(jié)構(gòu)按等代框架計(jì)算時(shí),指出了由A.H.Nilson著的著名著作《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》98:中關(guān)于等代梁計(jì)算寬度的取值所存在的問題,認(rèn)為等代梁應(yīng)是變截面梁,與柱相交處的等代梁寬度比跨中的小;同時(shí)

2、為了方便計(jì)算,根據(jù)板的抗彎剛度與等代梁抗彎的剛度相等原則,給出了折算成等截面等代梁的計(jì)算寬度公式.(2)指出了影響等代梁等效寬度系數(shù)α的主要因素不應(yīng)該是國(guó)內(nèi)外一些文獻(xiàn)中所建議的板和柱的幾何尺寸,而應(yīng)該是受扭構(gòu)件的抗扭剛度與板的抗彎剛度的比值K<,t>/K<,s>.α隨著K<,t>/K<,s>的增大而增大.通過彈性有限元分析,給出了以K<,t>/K<,s>作為參數(shù)的板柱結(jié)構(gòu)內(nèi)框架和邊框架等代梁等效寬度系數(shù)計(jì)算公式.(3)研究了邊梁對(duì)板柱結(jié)

3、構(gòu)側(cè)向剛度的影響,指出這種影響可分為兩部分:通過其抗扭剛度的影響使板柱內(nèi)框架的側(cè)向剛度增大,實(shí)際計(jì)算時(shí)這種影響可以忽略;通過其抗彎剛度的影響使邊框架的側(cè)向剛度增大,等代框架模型中,可以邊梁的抗彎剛度乘以增大系數(shù)作為邊框架等代梁的抗彎剛度,提出了影響邊梁抗彎剛度增大系數(shù)的主要因素為板的抗彎剛度與邊梁的抗彎剛度的比值以及受扭構(gòu)件的抗扭剛度與板的抗彎剛度的比值,并給出了邊梁抗彎剛度增大系數(shù)的計(jì)算公式.(4)結(jié)合國(guó)內(nèi)外試驗(yàn),驗(yàn)證了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)

4、計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)給出的中柱節(jié)點(diǎn)和無邊梁邊柱節(jié)點(diǎn)受沖切承載力計(jì)算公式.根據(jù)彈性分析得到的等代梁計(jì)算寬度,提出了中柱節(jié)點(diǎn)受彎承載力的計(jì)算公式,在此基礎(chǔ)上給出了中柱節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)的判別方法.(5)進(jìn)行了5個(gè)中柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)水平荷載試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,水平荷載作用下的中柱節(jié)點(diǎn)主要有彎曲破壞和沖切破壞兩種破壞形態(tài),板中鋼筋的配筋率是影響板柱節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)的主要影響因素之一.驗(yàn)證了本文提出的彈性階段等代梁寬度計(jì)算公式和破壞形態(tài)的判

5、別公式,研究了中柱節(jié)點(diǎn)的滯回特性、延性、耗能能力.(6)對(duì)板柱節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖切破壞后,防止樓板連續(xù)倒塌的原理進(jìn)行了探討,認(rèn)為如果將我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)建議的公式同時(shí)應(yīng)用于中柱節(jié)點(diǎn)、無邊梁的邊柱節(jié)點(diǎn)和角柱節(jié)點(diǎn),式中的N<,G>應(yīng)改為該層樓板重力荷載代表值作用下的中柱軸壓力設(shè)計(jì)值.板柱節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖切破壞后,板傳遞彎矩的能力迅速降低.因此,在本文編制的板柱結(jié)構(gòu)桿系模型的彈塑性時(shí)程分析程序中,針對(duì)板柱節(jié)點(diǎn)兩種不同的破壞