高层建筑预应力薄板式及型钢混凝土梁式转换层结构性能与设计研究

摘要

近几十年来，我国高层建筑的发展十分迅速。建筑空间使用上的多层次、多功能要求，要求结构在竖向必须具有不同的柱网及墙体布置，因此转换层结构也得到了越来越广泛的应用。 预应力板式转换结构和预应力SRC梁式转换结构都属于复合结构形式，它们揉合了预应力结构与板式转换结构、SRC梁式转换结构的优点，能够在满足承载力要求的同时，进一步减小转换板厚和SRC梁高，减小转换构件的挠度和裂缝，从而较好地达到结构受力与变形的要求。目前，我国预应力混凝土结构和型钢混凝土结构设计的主要依据是《混凝土结构规范》(GB500l0-2002)、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ92-2004)和《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001），但这些规范只适用于普通的预应力混凝土构件和型钢混凝土梁柱构件，而对预应力转换板、预应力SRC梁等特殊的混凝土构件的计算并没有相应的设计条文规定。因此，很有必要对这些复合结构的计算方法、受力机理等问题进行深入的分析和研究。 本人的研究工作是在课题组已有的研究基础和工程经验的指导下继续进行的，主要是针对目前国内研究得比较少的高层建筑预应力板式转换结构和预应力SRC：梁式转换结构进行了分析，给出了预应力板式转换结构与预应力SRC梁式转换结构的研究思路，分析了预应力板式转换结构和预应力SRC梁式转换结构的受力性能，推导了相关的计算公式，最后还对广州市嘉和苑预应力板式转换层的施工过程进行了总结。具体的工作包括： 一、在预应力板式转换结构的研究方面1.在预应力转换板的研究方法上提出了预应力效应假定，从而使得在弹性范围内，将高层建筑预应力板式转换结构的分析分成整体分析和构件分析两个部分。 2.讨论了预应力板式转换结构的建模和计算问题；分析了转换板的厚度、转换层的设置位置、转换层的上、下结构侧向刚度对转换结构整体抗震性能的影响；比较了弹性动力时程分析法与振型分解反应谱法计算结果的差异；介绍了板式转换结构静力弹塑性分析的过程。 3.比较了预应力转换板和普通转换厚板的挠度和板面的应力的分布情况，分析了预应力对转换板抗裂性能和变形性能的影响，探讨了预应力转换板的设计方法。 4.总结了普通转换板和预应力转换板的厚跨比和转换板厚度与承托层数比的取值范围。 二、在预应力SRC梁式转换结构的研究方面1.根据预应力效应假定，讨论了预应力SRC梁式转换结构的建模和计算问题。然后，分析了转换梁截面尺寸、型钢的含钢率以及混凝土与型钢的强度对结构的影响。 2.用有限元程序ANSYS分析了预应力SRC梁构件的力学性能。然后根据分析结果及《混规》、《型规》的相关规定，推导了预应力SRC梁抗弯、抗剪承载能力以及挠度、裂缝的计算公式。 3.总结了预应力SRC：转换梁在初始设计时跨高比的取值范围；讨论了预应力SRC梁的设计与施工方法。 三、对预应力板式转换结构的施工方法进行总结以广州市嘉和苑预应力工程为背景，介绍预应力板式转换结构在实际高层建筑工程中的应用情况，包括预应力转换板的施工组织设计和预应力施工过程中对转换板变形和应力的监测等。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1高层建筑结构转换层概况

1.1.1转换结构的定义与功能

1.1.2结构转换层的分类

1.2结构转换层的特点

1.3高层建筑板式转换层在我国的应用与研究状况

1.4高层建筑预应力板式转换层

1.4.1预应力混凝土的优点

1.4.2预应力板式转换结构的提出及研究意义

1.4.3预应力板式转换结构的研究现状

1.5 SRC结构概述

1.5.1 SRC结构构件的优点

1.5.2 SRC结构在国外的发展概况

1.5.3 SRC结构在我国的研究与应用

1.6高层建筑预应力SRC梁式转换层

1.6.1预应力SRC梁的提出及研究意义

1.6.2预应力SRC梁在我国的研究现状

1.7本文的研究内容

第二章高层建筑预应力板式转换结构性能与设计研究

2.1 引言

2.2高层建筑预应力板式转换结构的研究思路

2.2.1预应力板式转换层的设计思想

2.2.2预应力效应的假定

2.2.3预应力板式转换结构的整体分析和构件分析

2.3高层建筑板式转换结构的建模和计算

2.3.1板式转换结构的整体建模

2.3.2转换构件分析中边界条件的确定

2.3.3分析软件

2.4高层建筑板式转换结构的整体抗震性能分析

2.4.1转换板的厚度对整体结构抗震性能的影响分析

2.4.2转换层的设置位置对整体结构抗震性能的影响分析

2.4.3转换层的上、下结构侧向刚度对整体结构抗震性能的影响分析

2.4.4弹性时程分析法与振型分解反应谱法计算结果的比较

2.4.5板式转换结构的弹塑性地震反应分析

2.5预应力转换板的构件性能分析

2.5.1有限元计算软件介绍

2.5.2转换板的有限元分析和预应力钢筋的布置

2.5.3预应力及非预应力钢筋数量的确定

2.5.4预应力对转换板抗裂及变形性能的影响分析

2.6预应力转换板的设计方法研究

2.6.1转换板厚度的确定

2.6.2转换板的正截面抗弯强度计算及设计

2.6.3构造要求

2.7本章小结

第三章高层建筑预应力型钢混凝土梁式转换结构性能与设计研究

3.1引言

3.2高层建筑预应力SRC梁式转换结构的研究思路

3.3高层建筑预应力SRC梁式转换结构的建模和计算

3.3.1整体分析

3.3.2构件分析

3.4高层建筑预应力SRC梁式转换结构整体计算分析

3.4.1梁的截面尺寸对结构的影响分析

3.4.2型钢的含钢率对结构的影响分析

3.4.3混凝土与型钢的强度对结构的影响分析

3.4.4型钢混凝土梁与普通钢筋混凝土梁的比较分析

3.5预应力SRC梁的构件分析

3.5.1预应力钢筋在SRC梁中的布置

3.5.2预应力SRC梁的有限元分析原理

3.5.3预应力SRC梁构件的有限元分析

3.6预应力SRC梁的设计方法探讨

3.6.1预应力SRC梁的一般构造要求

3.6.2预应力SRC梁截面尺寸的确定

3.6.3预应力SRC梁的正截面承载力计算方法讨论

3.6.4预应力SRC梁的抗剪承载力计算方法讨论

3.6.5预应力SRC梁最大裂缝宽度的计算方法探讨

3.6.6预应力SRC梁挠度的计算方法探讨

3.7本章小结

第四章预应力板式转换结构在高层建筑中的施工应用

4.1 引言

4.2预应力转换板的施工组织设计

4.2.1预应力转换板的工程概况

4.2.2预应力工程内容

4.2.3预应力工程施工

4.2.4施工配合

4.2.5施工进度

4.2.6安全措施

4.3预应力转换板的变形和应力测试

4.3.1测试目的

4.3.2主要测试内容及测点布置

4.3.3测试方法和设备

4.3.4测试结果

4.4施工的质量控制

4.5本章小结

结论

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与工作成果

致谢