钢筋混凝土板柱连接结构抗冲切性能的研究与分析

摘要

钢筋混凝土板柱连接结构具有结构简单、传力路径短捷、充分利用净高空间、经济实用以及良好的适应性和可变性等优点，因此这种结构在实际工程中的运用也越来越广泛。但是研究发现，这种结构在板柱节点处会处于空间受剪的复杂应力中，导致板的局部被“冲”出，发生冲切破坏。冲切破坏是一种毫无预兆的脆性破坏，对建筑物造成非常严重的损失，有时甚至由于冲切破坏的连锁反应而造成建筑物整体的坍塌。因此，对钢筋混凝土板抗冲切性能的研究就显得非常重要。
　　对钢筋混凝土板抗冲切性能的研究已经进行了一百多年，取得了大量的研究成果，但是由于问题本身的复杂性，至今为止仍未形成一个系统、完整的分析方法。本文在以往大量试验研究的基础上，分析总结了钢筋混凝土板的抗冲切性能，主要工作如下:
　　1.通过对大量板受集中荷载的试验资料的分析研究，总结了钢筋混凝土板的剪切、冲切破坏的作用机理、破坏形态和计算方法，并将冲切破坏和剪切破坏在破坏形态和作用机理等方面进行了对比研究。
　　2.对已有的钢筋混凝土板冲剪试验资料进行研究分析，归纳出各种因素对钢筋混凝土板冲剪强度的影响。包括:混凝土强度和组成、几何尺寸、板的纵横向钢筋配筋率、边界约束条件等等。
　　3.通过对钢筋混凝土板的冲剪破坏试验的研究分析，综合分析回归出钢筋混凝土板冲剪强度的建议计算公式。该公式与试验结果吻合度较好，可以有效地运用于实际工程中。
　　4.利用ANSYS有限元模拟软件对一组试件进行模拟分析，得到破坏过程中的应力、应变、位移等数据，模拟结果与试验结果离散性较小，吻合度较高。实践证明可以用ANSYS软件来模拟钢筋混凝土板的冲切破坏。由于其方便有效，可将非线性有限元模拟方法有效用于指导工程实践。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 板柱连接结构抗冲切承载力的研究现状

1．2．1 国外研究概况

1．2．2 国内研究概况

1．3 板柱连接结构抗冲切承载力的研究方法

1．3．1 经验公式估算法

1．3．2 屈服线理论

1．3．3 极限平衡法

1．3．4 塑性理论分析法

1．3．5 桁架比拟法

1．3．6 非线性有限元分析法

1．4 本文的主要研究内容

2 钢筋混凝土板冲切破坏的基本理论及冲切破坏与剪切破坏的对比分析

2．1 引言

2．2 板柱连接结构的剪切破坏

2．2．1 剪切破坏的破坏形态

2．2．2 剪切破坏的作用机理

2．2．3 抗剪切承载力的计算方法

2．3 板柱连接结构的冲切破坏

2．3．1 冲切破坏的定义

2．3．2 冲切破坏的作用机理

2．3．3 冲切破坏的破坏形态

2．3．4 抗冲切承载力的计算方法

2．4 冲切与剪切的对比分析

2．4．1 破坏特征的比较

2．4．2 破坏机理的比较

2．5 小结

3 板柱连接结构抗冲剪强度的影响因素及建议计算公式

3．1 引言

3．2 试验相关参数

3．2．1 中置荷载下的试验参数

3．2．2 边置荷载下的试验参数

3．3 钢筋混凝土板冲剪强度的影响因素分析

3．3．1 混凝土强度和组成的影响

3．3．2 板柱几何尺寸的影响

3．3．3 板的纵横向钢筋配筋率的影响

3．3．4 边界约束条件的影响

3．4 钢筋混凝土板冲剪强度的建议计算公式

3．4．1 计算板宽

3．4．2 冲剪强度建议计算公式

3．4．3 建议计算公式与试验结果的比较

3．5 小结

4 板柱连接结构的非线性有限元分析

4．1 引言

4．2 有限单元法的基本理论

4．3 有限元软件ANSYS的简介

4．3．1 ANSYS软件的主要功能

4．3．2 ANSYS软件的架构

4．3．3 ANSYS软件的经典分析过程

4．4 钢筋混凝土ANSYS分析的理论基础

4．4．1 钢筋混凝土的有限元模型

4．4．2 材料的本构模型

4．4．3 材料的破坏准则

4．4．4 模拟钢筋混凝土的SOLID65单元

4．5 钢筋混凝土板柱连接结构的ANSYS模拟与分析

4．5．1 研究对象

4．5．2 材料的本构关系

4．5．3 试验板的非线性有限元分析

4．5．4 非线性有限元模拟结果的分析

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果