砌体墙对混凝土楼板约束作用的研究

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我国现行《砌体结构设计规范》中,刚性方案房屋的墙体可近似地视作两端铰支的竖向构件,构件顶部荷载偏心距通过梁传荷载的试验结果得到,然而实际工程中绝大多数为板传荷载,两者的梁/墙刚度比有较大差异,在板传荷载时,墙体偏心距采用这种方法计算将产生较大误差。本文运用ANSYS软件对板传荷载作用下两层框架模型的板/墙相互约束作用进行了有限元分析。模型的墙顶施加不变压力,楼板面作用竖向荷载。假设砌体墙和混凝土板材料为弹性,随着楼板面荷载增大,板/墙接触面弯矩较大处截面应力不断增加,当该截面上某单元拉应力超过砌体抗拉强度,认为截面开裂,单元被“杀死”;当该截面上某单元压应力超过砌体抗压强度,则认为砌体墙发生破坏。得到结构在不同楼板面竖向荷载下的板/墙约束弯矩。结果与国外板/墙约束试验结果吻合良好。利用该方法分析了 17种不同墙顶荷载、板/墙线刚度比和板的支承长度的两层框架模型,得到了不同情况下板/墙约束弯矩和框架弯矩修正系数。分析结果表明,墙体开裂后,墙体的修正系数随着墙顶荷载的增加而增加,随着板/墙线刚度比的增加而减小,面板的支承长度对修正系数的影响不大。针对墙顶荷载、板/墙线刚度比两个影响因素,运用1stopt对分析结果进行了多元非线性拟合,得到了墙体框架弯矩修正系数计算公式,提出了基于理想框架模式的墙体约束弯矩和偏心距的计算方法,并对砌体墙受压承载力计算方法进行了探讨。最后,用本文方法、中国规范和欧盟规范的方法分析了一个三层房屋,对控制截面处的约束弯矩、偏心距和承载力进行了比较。分析表明,三种方法在计算顶层墙体时,偏心距和构件承载力差别较大,欧盟规范的计算值最大,中国规范的计算值最小。本文提出方法的计算值介于两者之间,可作为我国规范修订提供参考。
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