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低周反复水平荷载作用下Z形截面柱受剪性能试验研究与有限元非线性分析
作 者: 季青
导 师: 杨俊杰
学 校: 浙江工业大学
专 业: 结构工程
关键词: 低周反复 Z形截面柱 试验研究 破坏形态 抗剪承载力 轴压比 剪跨比 配箍率 有限元分析
分类号: TU375.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
Z形截面柱在我国住宅建筑中已有广泛应用,但目前对其受力性能研究还不够全面,研究成果也甚少。因此,工程界对Z形截面柱还没有统一的设计方法。本文针对Z形截面柱承受平行于腹板高度方向的低周反复水平荷载作用的受剪性能进行试验研究和理论分析,揭示了其受剪破坏机理和规律,提出了可供工程设计采用的抗剪承载力设计计算方法。首先,对Z形截面柱进行抗剪承载力试验,通过分析试验过程中构件裂缝的开展、破坏的形态等试验现象,探索了Z形截面柱受剪破坏机理及受剪破坏规律,得到Z形截面柱试件与矩形截面柱及其它类型的异形截面柱之间在延性性能方面的差别,并初步给出轴压比、配箍率以及腹板高厚比等对试件抗剪承载力的影响规律。然后,在试验结果基础上,对Z形截面柱进行非线性有限元计算,进一步比较分析轴压比、剪跨比、配箍率、腹板高厚比及位移加载角度等对Z形截面柱抗剪性能的影响。得到如下结论:Z形截面柱的破坏形态主要有压剪型、剪切—弯曲型及弯曲型三种,剪跨比是决定Z形截面柱破坏形态和延性性能的最主要影响因素,翼缘是承受平行于翼缘方向水平剪力的主要部件。最后,在试验数据以及有限元数值模拟的基础上,对Z形截面柱抗剪承载力计算方法进行研究,得到Z形截面柱抗剪承载力回归公式和可应用于工程设计使用的抗剪承载力计算公式,并给出若干工程设计建议,供工程设计人员参考。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-13 第一章 绪论 13-22 1.1 本研究的背景及意义分析 13-16 1.1.1 异形柱结构体系的发展和应用概况 13-14 1.1.2 Z形截面柱概述 14-16 1.2 本研究的现状、目的及内容 16-22 1.2.1 Z形截面柱的研究现状及存在问题分析 16-21 1.2.2 本研究的主要内容 21-22 第二章 Z形截面柱试验方案 22-29 2.1 试件模型的设计与制作 22-24 2.2 材料性能试验 24-25 2.3 试验加载装置及加载方案 25-29 2.3.1 试验加载装置 25-26 2.3.2 试验加载方案 26-27 2.3.3 试验数据的测量 27-29 第三章 试验结果及其分析 29-37 3.1 试验现象描述 29-30 3.2 破坏形态 30 3.2.1 轴压比对破坏形态的影响 30 3.2.2 配箍率对破坏形态的影响 30 3.2.3 腹板高厚比对破坏形态的影响 30 3.3 承载力分析 30-32 3.4 位移延性分析 32-33 3.5 滞回性能分析 33-34 3.6 撕裂裂缝分析 34-35 3.7 本章小结 35-37 第四章 Z形截面柱有限元非线性分析 37-71 4.1 概述 37-39 4.1.1 钢筋混凝土结构非线性有限元分析现状 37-38 4.1.2 ANSYS软件介绍 38-39 4.2 前处理 39-44 4.2.1 单元类型和实常数 39-41 4.2.2 单元材料属性 41-43 4.2.3 模型的建立 43-44 4.3 加载与求解 44-45 4.3.1 约束与荷载的施加 44 4.3.2 模型求解 44-45 4.4 计算结果及分析 45-69 4.4.1 计算结果与试验结果的对比分析 45-48 4.4.2 各影响因素对试件抗剪承载力的影响 48-69 4.5 本章小结 69-71 第五章 Z形截面柱抗剪承载力计算方法 71-81 5.1 抗剪承载力拟合公式 71-74 5.2 抗剪承载力工程设计公式 74-80 5.2.1 轴力项系数偏下限取值 75-76 5.2.2 箍筋项系数偏下限取值 76 5.2.3 混凝土项系数偏下限取值 76-77 5.2.4 Z形截面柱抗剪承载力设计计算建议公式 77-80 5.3 本章小结 80-81 第六章 结论与展望 81-84 6.1 主要结论 81-82 6.2 展望 82-84 参考文献 84-89 致谢 89-90 攻读学位期间发表的学术论文 90
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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 > 柱
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