现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖弹塑性分析

摘要

现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖，是继普通梁板楼盖、密肋楼板楼盖、无粘结预应力楼盖之后开发的一种现浇钢筋混凝土新型楼盖体系，它融合了预制空心板、无梁楼板、密肋楼板等各自优点于一体，将受力性能良好的工字梁与蜂窝状结构特性运用到楼板结构中去。由于它满足人们对建筑物的层高、大空间、灵活间隔等方面提出的更高要求，因此被越来越多的建设单位所接受和采用。 和普通平板无梁楼盖相比，现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖有三个突出的不同点：一是在楼板内预埋空心圆管形成空心楼板；二是在框架柱之间设有暗扁梁；三是比一般的无梁楼盖厚。由于混凝土材料的抗拉强度低、应力与应变关系呈非线性等原因，钢筋混凝土楼盖在荷载不大的情况下便可能开裂，非线性变形得到发展，使结构的分析与设计更加复杂。虽然对板和楼盖的研究开始很早，并且已经提出了许多分析与设计方法，但是，由于空心板无梁楼盖自身的特点，人们对空心板无梁楼盖的受力性能说法不一，特别是在弹塑性状态下的性能还不是很清楚。本文以现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖的特点为基础，分析它的基本力学性能，探索合理的计算模式和设计方法，对正确进行设计、保障结构的安全使用、进一步推广它的应用，有非常重要的意义本文首先从钢筋混凝土材料的弹塑性本构关系着手，讨论了混凝土的破坏准则以及各种破坏模型。其次，基于大型有限元软件ANSYS，对钢筋混凝土结构在非线性分析中出现的各种单元作了具体分析讨论，建立了更加符合实际情况的空心板模型，并对单跨空心板无梁楼盖进行了自重模拟及从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程材料非线性的有限元计算，得到了空心板在竖向荷载作用下的开裂荷载、破坏荷载及位移和应力分布规律；通过对有限元计算结果的分析得到了一些结论，对改进现浇空心板无梁楼盖的构造措施有一定的参考价值。通过理论分析和有限元计算，本文认为现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖垂直孔方向刚度与顺孔方向刚度比可以取为O.8；设计时可以依据实心板的跨度比值来判断单双向板。以上研究成果对实际工程有实践意义和应用价值，可以作为工程界的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题的目的及意义

1.2现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖及非线性有限元研究概况

1.2.1现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖研究概况

1.2.2钢筋混凝土非线性有限元分析的研究概况

1.3本文主要研究内容

第二章现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖非线性有限元法分析的力学基础

2.1混凝土本构理论

2.1.1以弹性力学为基础的模型

2.1.2以经典塑性力学为基础的模型

2.1.3内蕴时间模型

2.1.4损伤力学模型

2.1.5混凝土破坏准则

2.2钢筋本构理论

2.3本章小结

第三章有限元分析原理及空心板无梁楼盖非线性分析的几种单元

3.1有限元分析的一般原理和分析过程

3.1.1有限元分析的一般原理

3.1.2有限元分析的步骤

3.2材料非线性问题的有限元方程的建立和求解

3.2.1方程的建立

3.2.2方程的解法

3.2.3 ANSYS中非线性方程的解法

3.3非线性分析的几种单元

3.3.1钢筋混凝土结构有限元模型的选择

3.3.2混凝土单元——SOLID65

3.4本章小结

第四章现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖非线性分析

4.1现浇钢筋混凝土空心板无梁楼盖构成

4.1.1材料

4.1.2构成

4.2现浇钢筋混凝土空心板的计算模型及参数

4.3基于ANSYS的现浇钢筋混凝土空心板的非线性分析

4.3.1前处理(Preprocessor)

4.3.2求解(Solution)

4.3.3后处理(General Postprocess)

4.4现浇钢筋混凝土空心双向板带的计算及分析

4.4.1板带刚度分析

4.4.2跨度比对现浇钢筋混凝土空心板荷载分配的影响

4.5本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2有待于进一步研究的问题

参考文献

致谢

作者简介