带整浇板楼盖边梁—楼面梁协调扭转试验及研究

论文摘要

在钢筋混凝土楼盖体系边梁—楼面梁结构中,边梁因对楼面梁的约束作用而产生协调扭矩,其值的大小取决于楼面梁弯曲线刚度和边梁的扭转线刚度的比值以及整浇板对边梁的“阻扭”作用。因混凝土材料的非线性性质,杆件裂后其弯曲刚度、扭转刚度等相关刚度的变化,难以准确计算边梁的协调扭转值。至今,在GB50010-2010规范中仍未给出关于边梁协调扭转问题的计算方法。在重庆大学已经完成的4个大型大跨度预应力次梁楼盖试件和两个无整浇板钢筋混凝土楼盖试件边梁协调扭转试验及分析研究的基础上,完成一个带整浇板钢筋混凝土楼盖试件边梁协调扭转试验,并通过非线性有限元分析,得出以下主要结论:①带整浇板钢筋混凝土楼盖中,边梁始终处于弯剪扭复合受力状态,且其协调扭矩不能忽略。②边梁开裂以后,边梁协调扭矩随荷载的增加而继续增大,这不同于美国ACI318-08规范中关于边梁的协调扭矩设计值保持不变的基本假定。同时,ACI318-08规范中其取值相对偏低,可能会使边梁设计偏不安全。③有整浇板的情况下,在边梁开裂前,整浇板对边梁存在“阻扭”作用,使得边梁的扭转角较小。但在边梁开裂后,随着裂缝的发展,“阻扭”作用逐渐减弱,在极限状态下可以忽略。④“弹性法”、“零刚度法”与“塑性设计法”三种方法均存在一定缺陷,建议采用扭转刚度折减法来解决与本文试验类似的带整浇板钢筋混凝土楼盖边梁协调扭转问题;⑤利用空间刚架杆系结构非线性有限元程序对试验试件进行模拟分析,并对“边梁单位长度扭转角-荷载”等关系曲线的电算结果与实测值进行比较分析,建议边梁开裂后其扭转刚度取为开裂前的0.2～0.4。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外对边梁协调扭转研究现状
• 1.2.1 线弹性分析法
• 1.2.2 零刚度设计法
• 1.2.3 塑性设计法
• 1.2.4 三种设计方法的比较
• 1.2.5 我国对边梁协调扭转的工程处理及研究
• 1.2.6 重庆大学对边梁协调扭转的研究成果
• 1.3 扭转相关研究
• 1.3.1 弯剪扭构件的破坏形态
• 1.3.2 斜弯曲理论
• 1.3.3 空间桁架模型理论
• 1.3.4 开裂扭矩
• 1.3.5 扭转刚度
• 1.4 本文的研究目的和主要的内容
• 2 试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 试件形式的选取
• 2.2.2 试件的设计
• 2.3 试验装置
• 2.3.1 次梁跨中加载装置
• 2.3.2 边、次梁悬臂加载装置
• 2.3.3 测试装置
• 2.4 加载程序
• 2.5 承载力的确定
• 3 试验现象
• 3.1 试验现象
• 3.2 破坏形态分析
• 4 试验数据分析
• 4.1 试验数据说明
• 4.2 开裂荷载分析
• 4.3 钢筋应变整理
• 4.3.1 边梁钢筋应变
• 4.3.2 板钢筋应变
• 4.3.3 次梁二钢筋应变
• 4.4 边梁、次梁二挠度
• 4.5 边梁单位长度扭转角
• 4.6 边梁扭矩的计算
• 4.7 边梁扭转刚度
• 4.8 边梁弯矩
• 4.9 支座变形
• 4.10 整浇板作用
• 5 非线性有限元程序分析
• 5.1 程序简介
• 5.1.1 材料性质
• 5.1.2 杆件刚度
• 5.1.3 开裂判定
• 5.1.4 极限判定
• 5.1.5 单元自动划分与荷载自动导算
• 5.1.6 加载
• 5.1.7 收敛条件
• 5.1.8 程序流程图
• 5.2 有限元模拟结果
• 5.2.1 计算模型
• 5.2.2 弹性模拟结果
• 5.2.3 非线性模拟结果
• 5.2.4 不同刚度误差对比
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录