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分散筒结构墙—梁—板节点及构造措施研究

作　者: 路培培
导　师: 蒋济同
学　校: 中国海洋大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 高层建筑 混凝土结构 分散筒结构 节点构造措施 节点
分类号: TU973
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


分散筒结构体系是将一系列尺寸相对较小的筒体分散至结构平面内作为竖向承重构件,通过水平构件梁与板将分散的小尺寸筒体组合起来构成结构整体,提供抗侧力的新型结构体系。该体系可以有效克服传统结构的不足,并具有一定优势。根据现有研究成果,分散筒结构体系在设计时可以选用结构设计软件PKPM中的SATWE模块,但节点位置受力复杂可能存在安全隐患应对其进行特殊研究。本文基于一个利用PKPM进行结构设计的分散筒结构模型,选取该模型中不同楼层同一位置的墙-梁-板节点,利用ANSYS进行数值模拟,研究该类节点的受力性能,针对节点存在的问题提出构造处理措施,并进行数值模拟研究。研究发现,在设计荷载下,较高楼层的墙体出现水平裂缝,影响结构安全。无梁一侧墙体与梁相接位置的混凝土竖向应力,受梁端弯矩影响在梁底部产生拉应力顶部产生压应力,较高楼层墙体的竖向应力不能抵消梁端弯矩的影响,在梁底部两侧墙体的混凝土出现拉应力,墙体拉裂。在设计荷载下,钢筋与混凝土相对滑移量很小,认为混凝土与钢筋可以共同工作。对上述问题提出了相应构造解决方案,并对梁下加暗柱、在墙中加暗梁及墙上加明梁三种措施进行了数值模拟研究。研究发现,加暗柱及暗梁对结构裂缝无明显影响,加明梁后墙体上的裂缝消失,对结构有利。加暗柱使节点钢筋的拉压应力均有减小,但幅度不大；加暗梁后,节点钢筋的拉应力略有减小,压应力略有增大；加明梁后,节点钢筋的拉压应力均有明显减小,而且改善了钢筋的受力不均匀现象。加暗柱及暗梁均不能很好地改善墙体混凝土受拉出现裂缝的问题,只有加明梁才能将梁端弯矩对混凝土的影响转移至明梁范围内,且混凝土的最大竖向应力值均有减小,改善墙体受拉出现裂缝的问题。在梁下加暗柱、在墙中加暗梁及墙上加明梁三种构造处理措施中,墙上加明梁的处理措施对于解决墙-梁-板节点受力不合理的现象相对最优,建议对较高楼层的节点选择墙上加明梁的处理措施。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 高层建筑  10-11
    1.1.1 高层建筑的特点  10
    1.1.2 高层建筑的发展概况  10-11
  1.2 高层建筑结构  11-13
    1.2.1 高层建筑结构受力特点  11-12
    1.2.2 现有的高层建筑结构体系概述  12-13
  1.3 分散筒结构概述  13-15
    1.3.1 分散筒结构概念  13
    1.3.2 分散筒结构的特点  13-14
    1.3.3 分散筒结构研究现状  14-15
  1.4 本文的研究内容及方法  15-16
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 研究工具及方法  16
  1.5 本章小结  16-18
2 墙-梁-板节点非线性有限元分析概述  18-36
  2.1 非线性有限元理论简介  18-21
    2.1.1 有限元法理论发展过程  18-19
    2.1.2 有限元法分析基本步骤  19-20
    2.1.3 ANSYS简介  20-21
  2.2 数值模型的建立  21-32
    2.2.1 钢筋混凝土材料的建模方式  22-23
    2.2.2 钢筋模拟  23-26
    2.2.3 混凝土模拟  26-29
    2.2.4 钢筋混凝土粘结滑移模拟  29-32
  2.3 钢筋混凝土非线性分析  32-34
    2.3.1 结构非线性分析问题  32
    2.3.2 非线性分析问题的求解方法  32-33
    2.3.3 非线性求解的收敛问题  33-34
  2.4 本章小结  34-36
3 墙-梁-板节点的数值模拟分析  36-58
  3.1 墙-梁-板节点数值模型建立  36-40
    3.1.1 墙-梁-板节点的选取  36-37
    3.1.2 墙-梁-板节点的力学分析模型  37-38
    3.1.3 荷载状况  38-40
  3.2 墙-梁-板节点数值模拟分析  40-57
    3.2.1 结构变形及混凝土开裂分析  41-43
    3.2.2 钢筋应力分析  43-47
    3.2.3 混凝土应力分析  47-56
    3.2.4 粘结滑移分析  56-57
  3.3 本章小结  57-58
4 构造处理后墙-梁-板节点的数值模拟分析对比  58-76
  4.1 墙-梁-板节点进行构造处理后的数值模型  58-60
    4.1.1 梁下加暗柱的数值模型  58-59
    4.1.2 墙中加暗梁的数值模型  59
    4.1.3 墙上加明梁的数值模型  59-60
  4.2 节点构造处理后的数值模型分析  60-74
    4.2.1 结构变形及混凝土开裂分析  60-62
    4.2.2 钢筋应力分析  62-66
    4.2.3 混凝土应力分析  66-74
  4.3 本章小结  74-76
5 研究结论及展望  76-79
  5.1 研究结论  76-77
  5.2 展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
个人简历  83
发表的学术论文  83

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构
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