板柱节点在弯剪共同作用下的受力性能和设计方法研究

摘要

地震过程中板柱节点在竖向荷载和水平荷载共同作用下，受力机理复杂，国内外相关规范对于板柱节点的受冲切承载计算方法考虑影响因素有所不同，对于能够同时考虑板柱板柱节点在竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下的计算方法还不完善，而对于几何尺寸，配筋率，抗冲切锚栓布置方式，以及预应力筋线型对板柱节点传递不平衡弯矩传递方式，以及传递比例影响尚不明确，因此研究上述问题对完善板柱节点设计具有重要意义。本文研究的主要内容如下:
　　对国内外主要规范中未配置抗冲切元件，以及配置抗冲切元件的板柱节点的抗冲切承载力计算方法进行了分析和比较，通过各国规范的计算值与试验值的比较并用相关试验结果进行了对比分析，在未配置抗冲切元件的板柱节点受冲切承载力计算时，我国规范对板柱节点抗冲切承载力取值偏低，规范在抗冲切计算考虑冲切影响因素不够全面。在对配置抗冲切锚栓的板柱节点进行计算时，各国规范估计过高，我国规范和美国规范取值相对合理。
　　通过有限元分析，探讨了几何尺寸，配筋率，抗冲切锚栓布置方式，以及预应力筋线型对板柱节点传递不平衡弯矩传递方式，以及传递比例的影响，并与我国规范对不平衡弯矩分配系数计算比较，指出对于布置预应力筋的板柱节点在计算时要区别对待，给出了板柱节点传递不平衡弯矩比例的建议计算公式。
　　根据屈服线理论，给出了板柱节点在竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下，考虑了剪力和不平衡弯矩的相互影响，不平衡弯矩的传递方式，以及抗冲切钢筋的有利影响的板柱计算公式，并用相关试验进行了验证，所提出的公式是安全合理的。根据板柱节点实际设计需要，满足“小震不坏，大震不倒”要求，给出了板柱节点设计建议。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 板柱节点的抗冲切性能研究

1．2．2 板柱节点的抗弯性能研究

1．2．3 板柱节点在剪力和不平衡弯矩作用下的研究

1．3 存在的问题

1．4 本文展开的工作

2 各国规范板柱节点设计方法总结与分析

2．1 各国公式中所考虑主要因素分析

2．2 抗冲切临界截面规定

2．2．1 对混凝土强度的考虑

2．2．2 纵向钢筋配筋率的考虑

2．2．3 几何尺寸的考虑

2．3 各国规范抗冲切计算公式的规定

2．3．1 美国规范ACI318-11

2．3．2 英国规范BS 8110

2．3．3 欧洲规范CEB-FIP MC90

2．3．4 我国规范混凝土结构设计规范及JGJ92-2004

2．4 各国规范计算结果对比及分析

2．5 同时考虑剪力和不平衡弯矩的设计方法

2．5．1 ACI规范方法

2．5．2 马云昌，吕西林等人所提出方法

2．6 本章小结

3 板柱节点不平衡弯矩传递方式与比例研究

3．1 板柱节点有限元分析基础

3．1．1 单元选取

3．1．2 材料本构关系

3．2 边界条件及加载方案

3．3 不平衡弯矩的传递方式与比例研究

3．3．1 几何尺寸的影响

3．3．2 抗弯钢筋影响

3．3．3 抗冲切锚栓影响

3．3．4 预应力筋线型的影响

3．4 不平衡弯矩分配系数α0计算建议

3．5 本章小结

4 板柱节点在弯剪共同作用下的设计建议

4．1 本文提出的计算公式

4．1．1 屈服线理论简介

4．1．2 材料的本构关系和屈服准则

4．2 验证本文公式

4．3 满足“小震不坏”和“大震不倒”要求的公式

4．4 板柱节点的构造措施建议

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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