新型梁柱—板柱组合结构楼盖设计方法的研究

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新型梁柱—板柱组合结构(住宅)体系具有施工方便、分隔灵活、经济效益好等优点,是一种深受开发商和业主喜爱的结构体系.楼盖整体抗弯设计和节点抗冲切设计是该体系楼盖设计的两个主要部分.该文通过有限元分析、理论研究以及对试点工程的现场实测,探讨了该体系楼板和节点的受力性能,并提出了有关设计建议.对于该体系楼盖整体抗弯设计,该文参考了ACI规范中的等代框架法,运有有限元程序SAFE对40个不同双向跨度比、不同跨度方向梁板刚度比以及不同边梁截面的楼盖模型进行了分析,从而得到了适用于该体系的等代框架法的截面弯矩分配系数表.该文还采用塑性铰线法理论,考虑双向跨度不同的情况以及边梁和暗梁的影响作用,对该体系楼盖各个位置板格的屈服线模式进行了进一步探讨,并列出了适用于设计参考的表格.对于仅承受竖向荷载的板柱节点,许清风博士提出了基于拉杆拱模型的节点受冲切承载力计算公式,该文在其基础上,对承载力设计值进行了折减.然后分别运用"运算法则"法和"蒙特卡洛"法对折减后的公式进行了可靠度验算,证明其满足脆性破坏可靠度指标.对不同时承受竖向荷载和水平荷载的板柱节点,该文提出了简化后的基于空间拉压杆模型的板柱中节点受冲切极承承载力计算公式.较多算例表明,计算值与实验结果吻合较好,可适用于设有抗冲切元件的板柱中节点在竖向剪力和不平衡弯矩共同作用下的极限承载力验算.该文通过ANSYS程序计算,分析并探讨了板注节点及配置于其中的抗冲切元件在使用荷载作用下的工作性能,分析中考虑了材料非线性、混凝土开裂等因素.有限元分析结果表明,在竖向荷载及不平衡弯矩共同作用下,节点应力集中现象明显,应力分布具有明显的不对称性.同时参与抗冲切工作的锚栓根数较多,剪力架参与抗冲切工作的范围较大,两者使用性能均比较理想.为验证理论研究及有限元分析结果的正确性,该文对试点工程——东苑大厦第十层楼盖进行了现场实测,实测包括自重荷载作用下的弯矩分布测量及外荷载作用下的节点受力性能测量.后者采用水作为荷载,加载面积达到415m<2>,重量达到40余吨,楼层高度及测试规模为国内罕见.实测结果表明,由有限元分析结果所得的弯矩分配系数表格具有一定的精度,可以在设计中采用;配置抗冲切元件的板注节点工作性能及安全性能良好.该文还简略的介绍了试点工程中标准层楼盖的设计过程,以供设计人员参考.
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