错层板柱结构体系的节点分析与研究

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随着城市内汽车数量的急剧增加,停车问题已成为一个现代化城市所必须解决的课题。板柱结构可以有效降低层高和增大使用空间,将其应用于停车库这一类活荷载较大并且需要大面积使用空间的结构中经济效益较为明显;而错层结构可以有效利用空间。因此提出“错层”和“板柱”两者相结合运用于停车库建筑的错层板柱结构体系。目前,错层板柱结构体系的整体分析方法、错层处短柱边节点和角节点的抗剪性能、抗冲切承载力等问题的研究均不深入。本文通过理论推导和有限元分析,针对错层板柱短柱边节点和角节点的水平抗剪承载力和抗冲切承载力进行研究,主要研究内容如下:首先按节点位置的不同,对错层板柱结构的节点进行分类。然后对错层板柱结构进行分析,得到错层板柱中柱节点、短柱节点的剪力、短柱上的弯矩分布和板内弯矩分布,明确了错层板柱结构受力特点。通过对错层板柱短柱边节点有限元分析,进行节点应力、传力机理等方面的研究,以斜压杆理论为基础,对短柱边节点核心区混凝土抗剪承载力进行理论推导,得到短柱边节点核心区混凝土水平抗剪承载力表达式。利用有限元软件,对24个不同柱、板尺寸参数条件下的错层板柱短柱边节点水平抗剪承载力进行了计算分析,并通过拟合分析结果,给出错层板柱短柱边节点的水平抗剪承载力公式。同时,分析边梁、错层的错开高度及柱内配箍对短柱边节点水平抗剪承载力的影响,提出设计建议。通过对26个错层板柱结构的有限元模型,研究边梁抗弯惯性矩的变化对错层板柱结构中各种内力的影响,确定了错层板柱结构中与边柱相连的板反弯线位置。通过对竖向荷载作用下36个错层板柱短柱边节点和36个错层板柱短柱角节点的有限元模型的计算分析,探讨了短柱边节点和角节点的抗冲切承载力及其与各参数之间的关系,拟合给出了错层板柱短柱边节点和角节点的抗冲切承载力公式,供实际工程参考。
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