钢筋混凝土板柱结构在水平作用下的等代梁法研究-土木工程专业论文.docxVIP

Research on Effective Beam Width Model of Reinforced Concrete Flat Plate Structures under Lateral Loads A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Engineering By Zhou Chaoxun Supervised by Prof. Bai Shaoliang Major：Civil Engineering College of Civil Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May 2011 中文摘要 中文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE IV 摘 要 钢筋混凝土板柱结构在竖向荷载作用下的设计方法已比较成熟，但在水平荷 载作用下的设计方法仍不是十分成熟。在水平作用下，目前主要设计方法有等代 框架法和等代梁法。等代框架法中结构柱的等效截面计算复杂，现行的各结构设 计软件没有对这一问题提供自动计算过程，在计算机得到广泛应用的今天不十分 合适。而等代梁法中则直接用等代梁替换板，不需改变原结构的柱子截面、层高 和材料等，模型简单，可直接在各结构软件中应用。 国内外研究者已对等代梁法作了不少研究，证实了等代梁法的合理性，但针 对等代梁法的以下几个关键问题，仍没有取得一致意见： ①水平作用下弹性等代梁宽系数的取值； ②板柱节点在板开裂后的等代梁宽取值问题； ③板柱结构在非线性程序中的计算分析模型问题； 针对这些问题，本文主要完成了以下研究工作： ①总结板柱结构的设计方法，并用 ABAQUS 有限元程序模拟竖向均布荷载作 用下板面的弯矩分布情况，用以对比分析中国升板规范中的经验系数法和美国 ACI 中的直接设计法； ②通过 ABAQUS 有限元程序计算各种尺寸的板柱节点（共 416 个模型）在水 平作用下的弹性等代梁宽系数，分析各尺寸参数对等代梁宽系数的影响，最终用 各参数建立等代梁宽系数的计算式； ③用 ABAQUS 有限元对收集到的 11 个板柱中节点试验以及自建的 9 个中节 点模型进行非线性静力推覆模拟，查看板上配筋形式及板柱尺寸对水平作用下板 的非线性抗弯性能的影响，并探讨非线性状态下的等代梁宽系数的取值问题。 ④ 简介 板 柱 体 系 基 于 性 能 设 计 方法， 并 详 细 介 绍 ASCE41/SEI 41-06 和 PEER/ATC-72-1 中推荐的板柱体系计算分析模型及其控制准则。 通过上述研究工作，本文获得以下主要结论： ①在竖向均布荷载作用下，对于内跨，经验系数法和直接设计法所给的弯矩 分配比例相差不大，和计算结果也比较吻合；对于边跨，直接设计法与计算结果 更为吻合，经验系数法的端支座安全裕量更大些。 ②在水平作用下，建议弹性等代梁宽系数??根据下面公式取值： ????3.3 c1 ??0.16 l1 ??0.11 c2 （内板柱节点，中框架边柱节点） l2 l2 c1 ?????0.1??2.69 c1 ??0.06 l1 ??0.13 c2 （边框架板柱节点、角节点） l2 l2 c1 ③影响水平作用下板柱节点非线性抗弯性能的主要因素有板上配筋和板柱尺 寸，把更多的沿水平作用方向的板筋布置于以柱子为中心 c2 ??3h 的板宽范围或柱 上板带的做法既能提高板的抗弯能力，又能充分发挥板筋能力。对于正方形截面 的柱子，板的抗弯刚度和能力都会随着柱子截面尺寸增大而提高；对于长方形截 面的柱子，把长边布置成平行于要考虑的水平作用方向会对提高板的抗弯能力有 利；在条件允许下，增加板厚会显著提高板的抗弯能力。 ④ 当 板 上 作 用 弯 矩 与 用 等 代 梁 宽 计 算 的 开 裂 弯 矩 比 值 小 于 2.0 时 ， 即 Ma / Mcr ??2.0 时，采用罗元辉建议的公式来计算非线性状态的板柱中节点等代梁 宽折减系数 ??是合理的；水平作用下处于非线性状态的板柱中节点等代梁宽折减 系数 ??，建议采用下面公式来估算其下限值： ?? ??0.5 0.5 ?? ? ? M ????0.4 ??0.32 ?? a ??0.7 ? M ? a ??0.7 ? ? ????Mcr ? ??Mcr ? ?? 关键词：板柱结构，等代框架法，等代梁法，等代梁宽系数，等代梁宽折减系数 英文摘要 英文摘要 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 III III PAGE PAGE