基于性能的多层框架结构楼板开洞超限问题研究

摘要

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.4.6条对楼板开洞作了如下规定：当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞时，应在设计中考虑其对结构产生的不利影响。有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50％；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。而在实际工程中，超出规范规定的楼板开洞问题比比皆是，其中楼板开洞面积、尺寸等往往超越规范对楼板开洞的规定。并且随着人们生活水平的提高，对建筑物的体型和功能要求越来越高，楼板开洞超限的现象也就越来越多。如果楼板开洞超限，可能会对结构产生不利的影响，削弱结构的抗震性能。
　　国内外学者对于楼板开洞超限的框架结构的研究还不是很多，并且主要是对楼板进行的弹性计算分析。本论文针对楼板开洞超限问题进行研究，采用基于性能要求的抗震设计方法，对楼板带有各种形式开洞的结构进行模拟分析。运用PKPM软件中的PMCAD、SATWE进行建模和小震弹性计算分析、PMSAP进行楼板应力分析、EPDA对结构进行弹塑性计算分析。对计算结果进行分析，找出结构的薄弱部位，有针对性的采取抗震加强措施，为楼板开洞超限的建筑工程设计时提供参考。以下为主要的研究工作及结论：
　　（1）考虑楼板的不同开洞面积，建立五个分析模型。在其他条件全部相同的情况下，通过控制结构首层的开洞尺寸，采用逐步增大首层开洞面积的方法，研究开洞率对结构抗震性能的影响。研究表明：楼板开洞面积越大，对结构越不利。当开洞面积大于30%时，会削弱结构的整体刚度，开洞附近楼板出现应力集中以及梁柱上出现塑性铰等现象。在采取加强措施之后，结构能达到预期的性能目标。
　　（2）楼板在开洞面积和其他条件都相同时，分别在楼板中间、边缘和角部各开一个洞建立分析模型，研究开洞位置对结构抗震性能的影响。研究表明：在楼板的角部开洞对结构刚度的削弱较大，梁柱上出现塑性铰较多。在采取加强措施之后，结构能达到预期的性能目标。当在楼板的中间开洞时，楼板上出现明显的应力集中现象。
　　（3）楼板在开洞面积和其他条件都相同时，分别在楼板中间、对边和对角各开两个洞口和开成不规则的L型洞口建立分析模型，研究开洞形式对结构抗震性能的影响。研究表明：开成不规则的L型洞时，对结构刚度的削弱较大。在楼板对角开两个洞时，结构受到的扭转效应最大。当在楼板中间开两个洞口时，楼板上出现明显的应力集中现象。
　　（4）楼板在开洞面积相同时，分别在结构的首层开洞、中间层开洞、顶层开洞和全层都开洞建立分析模型，研究开洞楼层对结构抗震性能的影响。研究表明：在每层的楼板上都开洞时，对结构短边方向的抗侧刚度削弱较大，中震作用下楼板的整体应力水平较高。
　　（5）考虑楼板之间的连接板尺寸建立分析模型，分别设定两个洞口之间不同的距离，从而使两个洞口之间的连接板形成不同的尺寸，研究连接板尺寸对结构抗震性能的影响。研究表明：不同的连接板尺寸，对结构的整体刚度影响较小，而连接板尺寸超限时，楼板上会出现应力集中的现象。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2楼板开洞结构的研究现状

1.3基于性能设计方法的介绍及发展概况

1.4本文主要研究方法及内容

1.5本章小结

第二章 楼板开洞对结构抗震设计参数影响研究

2.1 楼板刚性的影响因素及刚度的计算方法

2.2设计参数介绍

2.3结构弹性设计控制参数分析

2.4本章小结

第三章 楼板开洞结构楼面应力分布影响研究

3.1楼面应力

3.2中震作用下楼板应力分析

3.3本章小结

第四章 楼板开洞结构抗震性能弹塑性分析

4.1弹塑性动力时程分析方法

4.2罕遇地震作用下结构的弹塑性计算分析

4.3本章小结

第五章 结论及展望

5.1主要工作及结论

5.2展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

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