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近年来钢筋混凝土深受弯梁和开洞梁等复杂D区混凝土构件应用逐渐广泛,但是对于这些复杂构件,系统的理论和实验研究比较少。钢筋混凝土在复杂区域应用的广泛性与计算方法的半经验半理论性之间的矛盾越来越突出。因此,学者有必要进行试验,采用可靠的分析手段,分析其受力机理,建立合理的计算模型和分析方法。目前国际上多采用拉压杆模型法计算D区混凝土构件,拉压杆模型方法有受力明确,传力的路径清晰等诸多优点,已被包括美国在内的多个国家引入设计规范,但我国规范尚未采用。 本文借鉴美国混凝土规范ACI318-08中的拉压杆模型方法,对比中美规范计算上的不同,提出符合中国规范形式的网格拉压杆模型方法。主要工作包括: (1)研究了外观的拉压杆模型的发展现状和计算方法。基于美国规范中的拉压杆模型,通过对比分析中美规范在计算上存在的差异,依据相应方法将美国拉压杆模型修订成符合中国规范形式的拉压杆模型方法。 (2)传统拉压杆模型在建模时灵活性大,对于不熟悉结构内部力的传递机制的设计者来说难以快速建立合适的模型。而且对于杆件宽度的计算方法也比较复杂。针对这些不足,本文提出了符合中国规范形式的网格拉压杆模型。根据D区厚度和几何与荷载情况将其划分成若干小的区域,在每个小区域内布置统一形式的网格单元,形成网格拉压杆模型。确定杆件最大宽度的取值方法为取与之垂直方向杆件长度的0.2倍。这种符合中国规范形式的网格拉压杆模型方法不仅建立模型方便准确,而且杆件宽度取值定量化,便于建模与计算。 (3)利用符合中国规范形式的网格拉压杆模型方法研究了有/无腹筋深受弯构件的受力性能。通过算例数值模拟结果与实验结果的对比分析,可以看出本文的网格拉压杆模型方法能有效计算深受弯构件的承载力,对破坏模式的预测有一定的指导意义。研究结果显示,有腹筋深受弯构件可以布置标准的网格单元进行计算,而对于无腹筋深受弯构件要注意调整模型单元,尽量减少斜拉腹杆的使用。 (4)利用符合中国规范形式的网格拉压杆模型方法研究了开洞深梁和剪力墙两种较为复杂的构件的受力性能,并提出配筋建议。通过理论分析与实例计算,验证了模型在该类构件中的适用性。同时指出开洞深梁洞口处容易出现应力集中,宜配置斜向钢筋以减少洞口处的开裂破坏;采用这种网格拉压杆模型方法对剪力墙进行设计时,应注意网格单元尺寸的选取,建议网格单元尺寸为2.5~4倍的剪力墙厚度。 (5)对网格拉压杆模型进行了非线性计算方法方面的研究。结合算例,分别采用有限元分析结果、网格拉压杆模型非线性分析结果与实验结果进行对比。非线性拉压杆模型分析结果和有限元分析结果都与试验结果规律一致,初步验证了该方法在进行钢筋混凝土构件非线性分析的正确性。 本文研究结果显示,本文提出的建立在拉压杆模型基础上的符合中国规范式的网格拉压杆模型,建模方便准确,杆件定义唯一确定,适用于多种复杂构件形式。对结构承载力和破坏形式预测准确,可操作性强,便于在工程实践中推广使用。