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现代住宅设计中,为了追求室内的净高以及空间布局的需要,往往要求在室内不能露梁,从而导致结构设计中出现L形板,如室内客厅、转角阳台等。这种板的计算和配筋往往沿用常见的单向板和双向板的设计方法及构造要求,忽略L形板受力尤其是应力分布上的特殊性,可能导致在工程实践中由于设计不当引起楼板开裂,影响住宅的使用。为此,本文着重对L形板的受力及其应力分布进行较为深入的理论分析。主要研究内容如下:
(1)本文基于弹性薄板弯曲理论,引入广义边概念,分别推导出了周边简支和周边固支情况下,L形板在均布荷载作用下的解析解。采用Mathematica数学软件编制程序进行相关计算,通过算例验证了其正确性,分析了边界条件、凹角大小、板厚等因素对L形板变形和受力的影响,提出相应的设计建议,并对均载作用下常见尺寸的L形板挠度和弯矩系数进行制表。
(2)本文在一系列简化假设的基础上,对设置暗梁的L形板的解析解进行了推导,求得了加暗梁的L形板在均布荷载作用下的解析解,对由于暗梁刚度变化而引起的L形板内力及变形的变化情况进行比较分析。
(3)利用ANSYS有限元程序,建立钢筋混凝土L形板有限元模型,对钢筋混凝土L形板进行三维空间非线性有限元结构分析,分析其在均布荷载作用下钢筋和混凝土的应力、应变、破坏形态以及开裂荷载和极限荷载。对设置暗梁的L形板和未设置暗梁的L形板作了对比分析,研究暗梁对L形板受力和变形的影响。
(4)由于L形板凹角处存在负应力集中现象,其应力值往往也比较大,因而在凹角附近往往首先出现裂缝,本文针对这一情况对L形板凹角处应力集中情况作了一定的研究,分析凹角大小、板厚等因素对其的影响。
(5)引入实用板条法的基本概念,将其推广到L形板的配筋设计中,以板的屈服线分布为基础,对L形板进行极限配筋设计。