【碩士】混凝土夾芯板抗彎性能試驗研究與有限元分析

內容簡介

　　【學位年度】2007　　【摘要】　　自七十年代世界能源危機產(chǎn)生以后,節(jié)能型建筑材料一直是世界各國建筑業(yè)所致力研究和開發(fā)的重點.對于能源相對緊缺的我國來說,節(jié)約能源更是基本國策之一.現(xiàn)階段我國建筑物常用的圍護結構仍以砌筑塊材為主,屋面保溫主要是在結構層上鋪設傳統(tǒng)的保溫材料,建筑物的保溫效果較差,因此,墻材革新和建筑節(jié)能顯得尤為重要.在眾多的節(jié)能型建筑制品中,復合板材體系以其優(yōu)異的工作性能、低廉的造價成為發(fā)展最為迅速的一種新型建筑材料.目前,我國已有鋼絲網(wǎng)架夾芯板作為高層建筑內填充墻和外圍護墻應用的實例.高層建筑中,墻板的平面外水平風荷載較大,在設計中應加以考慮.目前,研究人員對夾芯板的計算和分析都是建立在共同作用假定之上,共同作用的假定是否符合真實的應變分布還有待于進一步的研究和證明. 本文對鋼絲網(wǎng)架混凝土夾心板的平面外抗彎性能進行了詳細的試驗研究和ANSYS非線性有限元分析.首先,通過夾芯板的抗彎試驗,總結出板的變形、裂縫的開展與分布、截面混凝土應變的變化規(guī)律等.試驗證明,該板由裂縫寬度控制正常使用極限狀態(tài).開裂前,荷載撓度呈線性關系,開裂后,荷載撓度曲線出現(xiàn)明顯的轉折點,從正常使用極限狀態(tài)至承載能力極限狀態(tài)板的撓度還有較大的發(fā)展.由于板的配筋率較低,板的裂縫數(shù)量比較少,裂縫間距比較大,但裂縫寬度發(fā)展不像少筋受彎構件那樣快.沿板全截面高度,混凝土應變分布并不始終服從平截面假定.針對開裂前板截面混凝土的實際應變分布,重點討論了夾芯板工作過程中部分共同作用的特性,并對截面應變非線性分布原因做出分析.夾芯板工作時,連接器受力方式可比擬為桁架,不同傾斜方向的鋼絲分別承受軸向拉力和壓力,軸力的豎向分力就是截面剪力,水平分力傳遞給混凝土面層,形成板的共同作用.截面實際應力應變分布是共同作用和非共同作用的疊加,根據(jù)板的實際的應變分布推算出,開裂前,其共同作用成分約占9096,開裂后,整個板呈現(xiàn)出桁架工作模式. 其次,在試驗基礎上,根據(jù)板開裂時刻和破壞時刻實際的應力狀態(tài),提出了夾芯板開裂承載力和極限承載力的計算公式,計算結果與試驗結果吻合較好;由板的破壞形態(tài)和破壞特征,總結了影響夾芯板抗彎性能的主要因素,并對板的設計使用提出了一般性建議,可作為工程應用參考. 最后,在試驗的基礎上,建立了有限元模型,利用ANSYS有限元程序對混凝土夾心板進行了非線性有限元分析.有限元分析結果與試驗結果對比表明,夾芯板的荷載一撓度曲線、截面應變分布、開裂承載力、極限承載力與試驗結果吻合較好,結果表明,夾芯板的有限元模型是可行的. 　　共74頁

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