四边固定单向板与双向板区分界限的研究

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板是工程结构重要的结构形式之一,被广泛的应用于工业与民用建筑和构筑物中。本课题就弹性薄板范围内单向板和双向板的区分进行一系列理论分析研究。目前的工程设计中参照最新《混凝土结构设计规范(GB50010—2002)》区分单双向板,而现有的教科书依据Marcus板带法作为区分单向板和向双板的依据,并以板边长比等于2为界限。 本文通过对均布荷载下四边固定板的有限元分析研究,说明了四边固定板有限元模型的荷载传递规律与Marcus板带法有很大差异,在此基础上,通过对这种板的受力机理研究,对单、双向板的区分问题提出新的更为合理的观点。 本文以均布荷载作用下四边固定板为研究对象,首先指出了Marcus板带法所存在的问题,主要是该计算模型不能真实的反应薄板实际受力机理,从而不能得出实际的内力分析结果;然后根据板的有限元理论,利用有限元软件ANSYS计算得出四边固定板的有限元弹性解,分析了均布荷载作用下四边固定板在不同边长比情况下的变形、反力、内力的分布规律,综合得出均布荷载作用下四边固定板的反力和内力随板的边长比的变化规律,以此作为四边固定单向板与双向板区分的依据,明确提出了四边固定的单向板与双向板的区分界限,并提出了具体的建议: 四边固定板应按下列原则设计: (1)当长边与短边之比小于或等于3.0时,应按双向板计算; (2)当长边与短边之比大于3.0,可按沿短边方向受力的单向板计算; (3)当按单向板设计时,除沿受力方向布置受力钢筋外,尚应在垂直受力方向布置分布钢筋。单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的35%; (4)当按单向板设计时,在垂直受力方向单位长度上分布钢筋的截面面积且应该满足最小配筋率的要求。
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