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钢管混凝土柱无梁楼盖结构性能试验研究

作　者: 吴则宏
导　师: 王绍杰
学　校: 河北理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢管混凝土柱无梁楼盖板柱结构竖向荷载侧移
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

无梁楼盖体系是一种在楼盖中不加设肋梁,楼板直接支撑在柱子上的一种结构形式。而钢管混凝土柱因其截面尺寸小、承载力高等特点使其替代了板柱结构中的混凝土柱,从而得到了一种新的结构:钢管混凝土柱无梁楼盖结构。这种结构形式具有布置灵活,活动空间大,柱截面和强度能够得到有效控制和保证以及施工方便的特点,但是目前的简化计算方法难以解决此类楼板的配筋计算问题,因此有必要进行深入的研究。在具体研究过程中,通过对美国的直接设计法、中国的经验系数法和PKPM有限元方法进行了配筋计算的比较,选择相对合理的PKPM方法进行了配筋。制作了钢管混凝土柱无梁楼盖的试验模型,对该模型分别进行了竖向均布荷载和水平荷载作用下的试验研究。通过试验测得结构在竖向均布荷载作用下的板内钢筋的应变-荷载曲线和板的挠度-荷载曲线;测得结构在水平荷载作用下的裂缝发展情况,作动器的荷载-位移曲线,结构的位移时程曲线和结构的应变时程曲线。研究发现,在超过设计荷载2倍的竖向均布荷载作用下楼板未开裂,说明楼板的实际竖向承载力比设计值要大。分析原因可能是对于跨度较小的楼板其支座的约束、板厚的取值以及拱效应等对承载力影响较一般跨度的楼板更大,有待进一步研究。在水平荷载作用下,试验模型的楼层延性系数为3.32,弹塑性层间位移角限值不小于1.75%,满足我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中的要求;钢管混凝土柱的刚度较小,其侧向变形能力要明显好于普通钢筋混凝土柱,所以钢管混凝土柱无梁楼盖的侧移能力与框架结构较为接近,比普通的无梁楼盖要好。试验分析表明试验模型板柱节点的约束作用介于固定约束作用的(21.0%,28.0%)之间,说明钢管混凝土板柱节点有很强的变形能力和延性,其节点的变形能力要好于普通的钢筋混凝土板柱节点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-18
  1.1 研究背景  11
  1.2 板柱结构的研究概况  11-16
    1.2.1 板柱结构在国外的研究概况  11-14
    1.2.2 板柱结构在国内的研究概况  14-16
  1.3 我国双向无梁楼板研究应用现状  16-18
2 钢管混凝土柱无梁楼盖结构计算方法分析  18-31
  2.1 美国直接设计法分析(ADDM)  18-23
    2.1.1 美国直接设计法分析(ADDM)  18
    2.1.2 ADDM 法分析条件  18-21
    2.1.3 ADDM 法算例分析  21-23
  2.2 中国经验系数法分析(CDDM)  23-26
    2.2.1 CDDM 法概述  23-24
    2.2.2 CDDM 法分析条件  24-25
    2.2.3 CDDM 算例分析  25-26
  2.3 ADDM 和CDDM 比较分析  26-27
  2.4 针对无梁楼盖配筋计算的非线性有限元分析  27-30
    2.4.1 多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE 简介  27
    2.4.2 弹性楼板6 假定  27-28
    2.4.3 利用SATWE 对无梁楼盖进行弯矩、挠度和配筋的计算  28-30
  2.5 对ADDM、CDDM 和PKPM 三种配筋计算结果的比较  30-31
3 钢管混凝土柱无梁楼盖结构试验方案  31-44
  3.1 试验概述  31
  3.2 试件设计  31-33
  3.3 加载方案设计  33-37
    3.3.1 竖向荷载加载方案  33-35
    3.3.2 水平荷载加载方案  35-37
  3.4 量测方案设计  37-44
    3.4.1 应变量测  37-38
    3.4.2 位移及位移传感器布置  38-42
    3.4.3 柱端应变片的布置  42-43
    3.4.4 裂缝量测  43-44
4 钢管混凝土柱无梁楼盖在竖向荷载作用下的试验研究  44-55
  4.1 试验现象  44
  4.2 试验结果  44-47
    4.2.1 钢筋的应变荷载曲线  44-45
    4.2.2 竖向荷载作用下的挠度-荷载曲线  45-47
  4.3 竖向荷载作用下的 Ansys 有限元分析  47-52
    4.3.1 钢筋混凝土有限元模型  47
    4.3.2 三维实体有限元模型  47-48
    4.3.3 不同荷载作用下的挠度图  48-51
    4.3.4 不同荷载作用下的挠度分析与试验结果对比分析  51-52
  4.4 对无梁楼盖竖向承载力提高的分析  52-55
    4.4.1 对配筋计算方法的分析  52-54
    4.4.2 对设计资料与实际模型之间偏差的分析  54-55
5 钢管混凝土柱无梁楼盖在水平荷载作用下的试验研究  55-89
  5.1 试验现象  55-63
    5.1.1 试验过程中裂缝发展情况  55
    5.1.2 试验结束后裂缝情况  55-63
  5.2 试验结果  63-89
    5.2.1 作动器的荷载位移曲线  63-64
    5.2.2 结构的位移时程曲线  64-68
    5.2.3 结构的应变时程曲线  68-74
    5.2.4 钢管混凝土柱弯矩分布的分析  74-84
    5.2.5 结构的反力位移曲线及分析  84-89
结论  89-91
参考文献  91-95
致谢  95-96
导师简介  96-97
作者简介  97-98
学位论文数据集  98

钢管混凝土柱无梁楼盖结构性能试验研究

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