重力荷载作用下整浇R.C.框架-大板结构体系弹塑性性能试验与有限元仿真分析对比

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本论文是导师傅学怡教授申请的国家自然科学基金项目“重力荷载作用下钢筋混凝土整浇楼盖工作性能研究”的子课题。 在傅学怡教授指导下,本课题组采用ANSYS、SAP2000及ANSYS全SOLID块元模型对各类整浇钢筋混凝土结构进行弹性和弹塑性的变形、受力分析。在已有的理论研究成果基础上,于2005年7-12月在华南理工大学结构试验室进行了典型模型重力荷载下试验研究。 本文通过两个典型的整浇钢筋混凝土结构——普通梁框架-大板结构,宽扁梁框架-大板结构(每个试验模型取1/4分别考虑SOLID块元模型;杆壳模型;纯杆模型;调整优化模型四种不同配筋)的重力荷载全过程试验,分析研究重力荷载作用下整浇钢筋混凝土结构从弹性到弹塑性全过程应力转移规律及梁板协同工作性能。主要工作如下: 1报告试验模型的设计与制作、量测项目及布置、加载方法和步骤等,从主要构件挠度、裂缝、钢筋应变三个方面对试验数据整理分析。对四种不同的配筋模型进行全方位多角度的性能对比分析,揭示了现行设计方法及其配筋结果存在的不足与问题,同时也证实了调整优化模型配筋的综合性能比较优越,说明含钢率决定整个结构的工作性能。并且在普通梁结构和宽扁梁结构性能对比基础上,揭示了梁板刚度变化对整体结构性能的影响。 2利用ANSYS软件SOLID65块元对两个试验模型进行重力荷载下材料非线性弹塑性分析。将仿真分析结果与试验结果对比分析,并对二者误差产生的原因进行探讨。得出本文采用的ANSYS仿真非线性分析方法是准确可行的结论。 3在论证ANSYS仿真分析可行性的基础上,对两个试验模型试验中无法准确量测的开裂深度、钢筋应力等补充有限元仿真分析,进一步从多角度揭示结构整体工作性能的影响因素。 4回归分析,找出梁板刚度影响规律,并进而提出对现行设计软件重力荷载作用下整浇钢筋混凝土框架-大板结构配筋结果安全合理经济适用的修正方法。
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