水平地震作用下模盒空腔楼盖受力特性分析

摘要

进入21世纪后，我国的地震发生次数明显呈现增长的趋势，同时，空腔楼盖结构的应用范围也逐渐从地下走上了地上。地上部分的结构更易受到水平地震作用的影响，而空腔楼盖结构在水平动力作用下整个楼板都参与了抗震作用，这与普通楼板在抗震中的作用不同。所以，加深对现浇空腔楼盖的地震动力特性认识，对现阶段的设计显得十分重要。
　　早期的板柱结构研究主要集中在不同板格静力竖向荷载作用下的内力分布方面。而且规范推荐使用等效框架法或有限元法对空心楼盖在水平荷载下的内力进行分析，但对其中空腔楼板的水平动力特性并未给出太多解释，对于不同的空腔楼板无法提供更为细致的优化设计指导。
　　针对这些问题，本文主要完成了以下研究工作:
　　1、通过有关试验研究结果的总结，得出塑料模盒现浇空腔楼盖结构在竖向荷载作用下传力路径与实心板柱结构基本一致，为跨中板带、柱上板带、柱。
　　2、根据ABAQUS使用手册等资料，推算出了ABAQUS混凝土损伤模型中损伤系数的选取的判别公式。
　　3、使用ABAQUS建模，对不带柱帽和带柱帽3×3跨9板格空腔楼盖在相同水平位移作用下的受力情况进行了模拟。分析了不同板带，不同截面处的内力及应力变化。具体来说，对于跨厚比在30左右的空腔板，柱帽的有无对楼板的内力分布及模态振型都有很大的影响，带柱帽时结构呈现整体受力，不带柱帽时各板柱节点相互影响减弱，偏向独自变形，同时柱帽的使用也使楼板抵抗水平变形的能力增加;各板带的内力呈现三种明显分布形式，即柱上板带、跨中板带及过渡板带，其中过渡板带的弯矩与柱上板带相似，剪力与跨中板带相似，同时，柱帽的有无对这三种板带的宽度影响不大;在内力表现出板带分布的同时，板柱节点处的内力同样呈现集中分布、岛型扩散、快速递减的特征;在实用设计中，对水平荷载作用下的空腔楼盖使用等效框架法进行设计时，可以假设跨中板带不传递扭矩，等效框架梁的宽度使用柱上板带的宽度。
　　4、根据振型、周期等动力特性相近的原则，通过分析多种不同楼板结构的模态振型及周期，提出在使用PKPM对有柱帽的空腔楼盖进行主体结构设计时，可以使用密肋开洞楼盖代替模型进行设计。并根据有柱帽的空腔楼盖的受力特征，总结了密肋开洞楼盖代替模型的尺寸设计原则。最后使用ABAQUS软件对配筋后的空腔楼盖进行非线性动力分析，提出了一些优化建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 本文研究的目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 现浇空腔楼盖的发展过程

1．3．2 国内外理论及试验研究

1．3．3 空腔楼板的设计方法

1．4 本文研究的主要内容

第2章 空腔楼盖结构前期实验总结

2．1 竖向均布荷载作用下空腔楼盖的试验分析

2．1．1 现浇模盒空腔楼板试验

2．1．2 空腔楼板的内力分布分析理论

2．1．3 内力与应力的对应关系

2．1．4 试验数据及分析

2．2 空腔楼盖水平试验形式的确定

2．3 本章小结

第3章 有限元模拟模型的建立

3．1 ABAQUS模型简化及单元的选择

3．1．1 模型简化

3．1．2 单元的选择

3．2 本构关系的选取

3．2．1 混凝土及钢筋本构曲线的选择

3．2．2 非线性损伤

3．3 阻尼系数的选择

3．4 单元接触、网格划分

3．5 模拟分析荷载的选取

3．6 本章小结

第4章 空腔楼盖结构水平荷载作用下内力分布研究

4．1 不带柱帽空腔楼板在水平荷载作用下的各板带变形及应力分布研究

4．2 不带柱帽空腔楼板水平荷载作用下的各板带内力分布研究

4．2．1 左边跨内力分布

4．2．2 中间跨内力分布

4．2．3 右边跨内力分布

4．3 带柱帽空腔楼板在水平荷载作用下的各板带变形及应力分布研究

4．4 带柱帽空腔楼板水平荷载作用下的各板带内力分布研究

4．4．1 左边跨内力分布

4．4．2 中间跨内力分布

4．4．3 右边跨内力分布

4．5 对设计的建议及单元小结

第5章 主体结构分析设计时空腔楼盖替代模型的选择原则

5．1 主体结构分析设计时空腔楼板替代模型选择

5．2 空腔楼盖替代模型的简化原则及设计建议

5．3 PKPM替代楼盖模型及ABAQUS空腔楼盖真实模型分析算例

5．3．1 地震波的选取与调整

5．3．2 模拟结果分析

5．4 本章小结

第6章 结论展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况