钢筋混凝土梁板结构弹——塑性对比分析

摘要

为进一步探索钢筋混凝土梁板协同工作机理，了解梁板结构在弹性及进入弹塑性状态下的内力分布的变化规律，本文在文献[38，39，40，41，42，43]系列研究的基础上，利用弹性有限元(MIDAS)的梁板单元、实体单元，以及非线性有限元(ANSYS)的混凝土单元(SOLID65)和钢筋单元(LINK8)，计算分析了不同板厚、梁高、跨度、以及次梁的多种布置方式等15个模型。
　　分析结果表明:采用弹性有限元的实体单元较弹性梁、板单元分析的内力有明显差异，特别是板的跨中正弯矩及梁的支座负弯矩，其弹性实体单元分析的弯矩约为梁板单元的60％;非线性有限元与弹性梁板单元分析的内力有更大的差异，除支承于框架梁上的楼板负弯矩外，几乎所有位置上，非线性分析的弯矩仅约为弹性梁板单元的30％～35％;而对于支承于框架梁上的楼板负弯矩，则非线性分析结果约为弹性梁板单元的100％～120％，其最大弯矩值比约为1.2～1.6之间;其主要原因是板的膜效应与非线性发展的结果。分析结果还表明:支承于框架梁处的楼板负弯矩的非线性分析结果约为相应跨中正弯矩的5～8倍，而弹性分析为1.5～2.5倍左右。显然，采用弹性实体单元或梁板单元的内力分析结果指导工程结构设计是存在问题的。
　　本文还对文献[40，41，42，43]提出的“三维条带设计法”、美国ACI提出的“直接设计法”及边支承板设计方法以及上述的弹性、非线性计算结果进行了对比分析;结果表明;边支承板设计方法最为粗糙:由于没能考虑梁板协同工作，导致除支承于框架梁的楼板负弯矩以外，楼板正弯矩及支承于次梁上的负弯矩估计过大，而支承于框架梁上的负弯矩估计过小。“直接设计法”与弹性梁板的分析结果较为接近，然而，“直接设计法”却不能用于有次梁的框架梁板结构中。“三维条带设计法”与非线性数值模拟结果最为接近，且应用范围大，没有“直接设计法”的局限性，是考虑钢筋混凝土梁板协同工作较为理想与实用的设计方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢筋混凝土楼板体系

1．2 钢筋混凝土梁板结构内力分析方法

1．2．1 弹性分析法

1．2．2 考虑塑性内力重分布法

1．2．3 塑性极限分析法

1．2．4 平面框架分析法

1．2．5 实验分析法

1．2．6 有限元法

1．2．7 三维条带法

1．3 钢筋混凝土梁板结构设计分析方法存在的问题

1．4 本文研究内容

第二章 钢筋混凝土梁板结构弹-塑性对比分析

2．1 模型简介

2．1．1 结构荷载计算

2．1．2 弹塑性解等效弯矩的计算

2．2 模型一~五弹-塑性对比分析

2．2．1 模型一(梁250×300)

2．2．3 模型二(梁250×350)

2．2．4 模型三(梁250×400)

2．2．5 模型四(梁250×500)

2．2．6 模型五(梁250×600)

2．3 模型六~九弹-塑性对比分析

2．3．1 计算模型简述

2．3．2 模型六(主粱250×400，次梁200×350)

2．3．3 模型七(主梁250×500，次梁200×400)

2．3．4 模型八(主梁250×600，次梁200×400)

2．3．5 模型九(主梁250×700，次梁200×400)

2．4 模型十弹-塑性对比分析

2．5 模型十一弹-塑性对比分析

2．6 模型十二弹-塑性对比分析

2．7 模型十三弹-塑性对比分析

2．8 模型十四弹-塑性对比分析

2．9 模型十五弹-塑性对比分析

2．10 本章小结

第三章 结论与展望

3．1 全文总结

3．2 展望

参考文献

致谢