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钢筋混凝土双向板在工业和民用建筑中应用十分广泛,尤其随着大跨度、大空间建筑的发展,混凝土双向板的应用跨度越来越大,计算板在使用阶段的挠度对于指导工程设计具有重要的意义。但是,从30多年前的我国钢筋混凝土结构设计规范TJ10-74,20年前的混凝土结构设计规范GBJ10-89,到现行的混凝土结构设计规范GB50010-2002,我们一直没有搞清楚钢筋混凝土双向板的刚度规律和挠度计算方法,不能方便正确地计算钢筋混凝土双向板的挠度,为此有必要进行研究。
本文回顾了经典的弹性板理论,它是板结构弹塑性研究的重要基础,也是钢筋混凝土双向板研究不可逾越的基础。同时,总结了前人对钢筋混凝土双向板弹塑性挠度的研究成果,不难发现,这些成果具有一定的参考价值,但是研究得还很不够。本文在前人研究成果的基础上,对钢筋混凝土双向板挠度进行弹塑性分析,探讨了带裂缝工作阶段的短期刚度和短期挠度的计算问题。
首先,采用大型有限元分析软件ANSYS对正常使用阶段承受均布荷载的四边简支和四边固支钢筋混凝土双向薄板进行了非线性有限元分析,计算了不同长短边尺寸、板厚和配筋率的钢筋混凝土双向板的挠度,同时计算了和双向板具有相同尺寸、配筋的单向板的挠度,通过对计算结果进行对比分析,研究了双向板与单向板刚度规律及挠度的异同点和联系。
其次,通过计算结果分析了影响双向板挠度的各种参数,进一步应用MATLAB优化工具箱对计算结果进行非线性回归,得出了板在按双向受弯和单向受弯时的挠度关系式。基于该关系式本文提出了钢筋混凝土双向板挠度计算的新方法,该计算方法中公式和单向板挠度计算公式相衔接。最后将本文方法计算结果与试验结果进行了对比,从而验证了本文方法的精确程度。
本文主要针对单跨双向板进行研究,对于实际工程中单跨板的设计研究有一定参考价值。对于实际工程中大量的多跨连续双向板,其刚度规律及挠度计算理论尚有深入研究的必要。