现浇楼板对RC框架结构“强柱弱梁”影响研究

摘要

钢筋混凝土(RC)框架结构中，现浇楼板与相邻框架梁整体强，形成协同受力机制。现浇楼板极大影响了相邻梁的受力和变形性能，导致规范要求的“强柱弱梁”破坏机制难以实现。目前，对于这一课题的研究要么针对框架梁柱节点处现浇楼板对梁荷载分配产生的影响，要么通过有限元软件建立结构模型整体分析楼板对结构屈服机制的影响，两者对于楼板本身工作机理以及楼板和梁柱的共同作用对结构性能的影响研究不足，均难以定量给出实际工作中楼板对相邻梁的影响。本文结合上述两种方法的优势，利用ABAQUS软件强大的非线性分析功能，对钢筋混凝土框架结构进行精细化实体单元建模，更准确的分析了楼板工作机理及对框架梁受力和对结构整体性能的影响。
　　本文在总结大量相关文献的基础上，采用ABAQUS有限元软件，建立带楼板、空框架以及附加楼板质量的空框架三种类型RC框架结构模型，并通过模态分析和侧向静力加载的方式进行分析，从多个角度研究了现浇楼板对RC框架结构“强柱弱梁”屈服机制的影响。
　　主要工作和成果如下:
　　(1)通过模态分析和侧向静力加载的方法，采用有限元软件ABAQUS进行计算分析，对比了不同模型的自振频率以及能力曲线，研究了楼板对结构整体侧向刚度的影响规律，并定义结构侧向刚度增大系数来评估楼板对结构刚度的增强作用，最终通过回归分析给出了结构侧向刚度增大系数与板厚、梁高的拟合经验公式。结果显示楼板对RC框架结构整体侧向刚度的影响随着板厚的增大而增大，随着梁高的增大而减小。
　　(2)通过分析带楼板与空框架模型破坏情况，对比了两者混凝土受拉破坏、混凝土受压破坏以及梁端受拉钢筋屈服情况，结果显示楼板对RC框架结构屈服机制影响显著，不利于“强柱弱梁”屈服机制的实现。并分析了楼板对RC框架结构影响的主要因素—板内钢筋的应力情况，研究了距离梁不同远近的板筋应力分布情况，同时综合分析了不同节点类型、板筋类型以及顶点位移等因素的影响。
　　(3)通过分析不同板厚和梁高带楼板模型的板筋应力分布情况，给出了板筋应力分布随板厚和梁高的变化规律。进一步采用有效翼缘宽度度量楼板对框架梁受弯承载力的强化作用，结果显示有效翼缘宽度随板厚的增大而增大，随梁高增大在不同类型节点处变化情况有差异，在此基础上给出了不同类型节点处有效翼缘宽度随梁高和板厚变化的拟合经验公式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 相关课题研究现状

1．2．1 实验研究情况

1．2．2 模拟研究情况

1．3 本文主要研究内容和各章安排

第二章 RC框架结构建模

2．1 引言

2．2 RC框架有限元模型概况

2．3 钢筋与混凝土材料本构模型

2．3．1 钢筋材料模型

2．3．2 混凝土材料模型

2．4 单元类型与网格划分

2．4．1 钢筋单元类型

2．4．2 混凝土单元类型

2．5 混凝土与钢筋接触类型

2．6 分析步与加载方式

2．7 本章小结

第三章 现浇楼板对RC框架结构整体性能影响

3．1 引言

3．2 模态分析

3．2．1 模态分析原理及方法

3．2．2 模型简介

3．2．3 模态分析结果

3．3 静力弹塑性分析

3．3．1 静力弹塑性分析方法简介

3．3．2 模型简介

3．3．3 静力弹塑性分析结果

3．4 本章小结

第四章 现浇楼板对框架梁影响研究

4．1 引言

4．2 带楼板模型和空框架模型破坏情况对比

4．2．2 混凝土受拉破坏对比

4．2．2 混凝土受压破坏对比

4．2．3 梁端受拉钢筋应力对比

4．3 影响因素分析

4．3．1 侧向位移

4．3．2 节点类型

4．3．3 板筋类型

4．4 本章小结

第五章 板筋参与梁端负弯矩承载力研究

5．1 引言

5．2 现浇楼板板筋应力分布规律

5．2．1 板厚对板筋应力的影响

5．2．2 梁高对板筋应力的影响

5．3 有效翼缘宽度的计算流程

5．4 有效翼缘宽度与板厚的关系

5．5 有效翼缘宽度与梁高的关系

5．6 有效翼缘宽度经验计算公式

5．7 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 本文主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目