水平荷載作用下板柱結構的理論分析和試驗研究.pdf

1、鋼筋混凝土板柱結構體系形式簡單、能降低建筑物高度、且方便施工,但水平荷載作用下板柱結構的計算理論尚不成熟.本文通過理論分析和試驗研究,對水平荷載作用下板柱結構等代梁寬度、節(jié)點的承載力以及彈塑性時程分析等進行了系統(tǒng)研究,主要內容有:(1)水平力作用下板柱結構按等代框架計算時,指出了由A.H.Nilson著的著名著作《混凝土結構設計》98:中關于等代梁計算寬度的取值所存在的問題,認為等代梁應是變截面梁,與柱相交處的等代梁寬度比跨中的小;同時

2、為了方便計算,根據板的抗彎剛度與等代梁抗彎的剛度相等原則,給出了折算成等截面等代梁的計算寬度公式.(2)指出了影響等代梁等效寬度系數α的主要因素不應該是國內外一些文獻中所建議的板和柱的幾何尺寸,而應該是受扭構件的抗扭剛度與板的抗彎剛度的比值K<,t>/K<,s>.α隨著K<,t>/K<,s>的增大而增大.通過彈性有限元分析,給出了以K<,t>/K<,s>作為參數的板柱結構內框架和邊框架等代梁等效寬度系數計算公式.(3)研究了邊梁對板柱結

3、構側向剛度的影響,指出這種影響可分為兩部分:通過其抗扭剛度的影響使板柱內框架的側向剛度增大,實際計算時這種影響可以忽略;通過其抗彎剛度的影響使邊框架的側向剛度增大,等代框架模型中,可以邊梁的抗彎剛度乘以增大系數作為邊框架等代梁的抗彎剛度,提出了影響邊梁抗彎剛度增大系數的主要因素為板的抗彎剛度與邊梁的抗彎剛度的比值以及受扭構件的抗扭剛度與板的抗彎剛度的比值,并給出了邊梁抗彎剛度增大系數的計算公式.(4)結合國內外試驗,驗證了《混凝土結構設

4、計規(guī)范》(GB50010-2002)給出的中柱節(jié)點和無邊梁邊柱節(jié)點受沖切承載力計算公式.根據彈性分析得到的等代梁計算寬度,提出了中柱節(jié)點受彎承載力的計算公式,在此基礎上給出了中柱節(jié)點破壞形態(tài)的判別方法.(5)進行了5個中柱節(jié)點的低周反復水平荷載試驗,試驗結果表明,水平荷載作用下的中柱節(jié)點主要有彎曲破壞和沖切破壞兩種破壞形態(tài),板中鋼筋的配筋率是影響板柱節(jié)點破壞形態(tài)的主要影響因素之一.驗證了本文提出的彈性階段等代梁寬度計算公式和破壞形態(tài)的判

5、別公式,研究了中柱節(jié)點的滯回特性、延性、耗能能力.(6)對板柱節(jié)點發(fā)生沖切破壞后,防止樓板連續(xù)倒塌的原理進行了探討,認為如果將我國《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)建議的公式同時應用于中柱節(jié)點、無邊梁的邊柱節(jié)點和角柱節(jié)點,式中的N<,G>應改為該層樓板重力荷載代表值作用下的中柱軸壓力設計值.板柱節(jié)點發(fā)生沖切破壞后,板傳遞彎矩的能力迅速降低.因此,在本文編制的板柱結構桿系模型的彈塑性時程分析程序中,針對板柱節(jié)點兩種不同的破壞