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钢筋混凝土板柱结构抗冲切特性研究

作　者: 黄国明
导　师: 辛立民
学　校: 安徽理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 板柱结构 冲切破坏 作用机理 冲切承载力 ANSYS有限元软件
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


钢筋混凝土板柱结构在实际工程中的应用日益广泛,其受力性能备受人们的关注。许多学者通过试验发现在柱周区域的板体容易形成冲切锥凸出板面从而发生冲切破坏,以往出现的诸多工程事故实例表明这种破坏可能会因连锁反应而造成整体的倒塌。正是由于冲切破坏自身具有较大的危害性,因此在板柱结构中针对如何提高平板的抗冲切性能从而避免破坏的发生成为抗冲切设计的首要问题。本文是在总结前人试验与分析的基础上,结合ANSYS有限元软件对钢筋混凝土板柱结构抗冲切性能进行了系统的分析与研究,其主要工作有：首先,分析了钢筋混凝土单向板与双向板在柱集中反力作用下分别发生剪切破坏与冲切破坏的破坏机理与特征,并将冲切破坏与弯曲和剪切破坏进行对比分析,得出两者的关联与区别。其次,对比分析了我国与美国、欧洲三种混凝土规范中关于平板受冲切承载力的计算公式,通过试验资料总结与分析了影响抗冲切强度的主要因素,认为加大有效板厚对于提高抗冲切承载力的作用较为明显,同时归纳了钢筋混凝土板的抗冲切措施,指出其中一些措施的优势与不足,为抗冲切设计提供一定的参考。最后,应用ANSYS有限元软件作为分析工具,对异形柱板-柱连接试件进行非线性模拟,得出板在冲切破坏过程中的极限承载力、位移变化与裂缝的扩展情况,发现与试验结果吻合度较好。根据裂缝的分布形状,得出不同截面柱作用下冲切临界周长的计算公式,在对比多组模拟值,认为同等条件下规则异形柱板柱结构具有比矩形柱更高的抗冲切承载能力。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-26
  1.1 研究背景及意义  14-15
  1.2 板柱结构抗冲切承载力的研究状况  15-19
    1.2.1 国外研究状况  15-16
    1.2.2 国内研究状况  16-19
  1.3 板柱结构抗冲切措施的研究状况  19-21
    1.3.1 配置抗冲切筋  19-21
    1.3.2 掺入钢纤维  21
  1.4 混凝土板抗冲切承载力的研究方法  21-25
    1.4.1 验公式估算法  22
    1.4.2 极限平衡法  22-23
    1.4.3 塑性理论分析法  23
    1.4.4 桁架理论法  23-24
    1.4.5 有限元分析法  24-25
  1.5 本文的主要内容  25-26
2 冲切破坏的基本理论及冲、剪破坏的对比分析  26-36
  2.1 引言  26
  2.2 板柱结构的冲切破坏  26-30
    2.2.1 冲切破坏的定义  26-27
    2.2.2 冲切破坏的作用机理与破坏形态  27-30
  2.3 单向板的剪切破坏  30-31
    2.3.1 单向板剪切破坏的破坏形态  30-31
    2.3.2 单向板剪切破坏的作用机理  31
  2.4 冲切破坏与弯曲、剪切破坏的对比分析  31-34
    2.4.1 冲切与弯曲破坏的对比  31-32
    2.4.2 冲切与剪切破坏的对比  32-34
  2.5 小结  34-36
3 冲切强度的计算公式及其主要影响因素的分析  36-52
  3.1 引言  36
  3.2 冲切承载力的计算公式与对比分析  36-45
    3.2.1 不考虑不平衡弯矩作用下的冲切承载力  36-41
    3.2.2 考虑不平衡弯矩作用下的冲切承载力  41-45
  3.3 冲切强度的主要影响因素  45-48
    3.3.1 混凝土抗拉强度的影响  45-46
    3.3.2 有效板厚的影响  46-47
    3.3.3 抗弯钢筋配筋率的影响  47
    3.3.4 冲跨比影响  47-48
    3.3.5 加载面尺寸的影响  48
  3.4 板柱结构抗冲切措施  48-50
    3.4.1 配置抗冲切钢筋  48
    3.4.2 掺入钢纤维  48-50
    3.4.3 其它措施  50
  3.5 小结  50-52
4 板柱结构抗冲切特性的有限元分析  52-74
  4.1 引言  52
  4.2 有限元分析的理论基础  52-59
    4.2.1 钢筋混凝土结构的有限元模型  52-55
    4.2.2 钢筋混凝土单元  55-57
    4.2.3 裂缝的处理方法  57-59
  4.3 ANSYS有限元模拟  59-66
    4.3.1 研究对象  59-61
    4.3.2 材料的本构关系  61-64
    4.3.3 有限元模型的建立与求解  64-66
  4.4 结果与参数分析  66-71
    4.4.1 钢筋混凝土板的位移分布情况  66-67
    4.4.2 钢筋混凝土板的裂缝分布情况  67-69
    4.4.3 临界周长的取值  69-70
    4.4.4 参数分析  70-71
  4.5 小结  71-74
5 结论与展望  74-76
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-76
参考文献  76-82
致谢  82-84
作者简介及读研期间主要科研成果  84

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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