论文部分内容阅读
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.4.6条对楼板开洞作了如下规定:当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞时,应在设计中考虑其对结构产生的不利影响。有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50%;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在扣除凹入或开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。而在实际工程中,超出规范规定的楼板开洞问题比比皆是,其中楼板开洞面积、尺寸等往往超越规范对楼板开洞的规定。并且随着人们生活水平的提高,对建筑物的体型和功能要求越来越高,楼板开洞超限的现象也就越来越多。如果楼板开洞超限,可能会对结构产生不利的影响,削弱结构的抗震性能。国内外学者对于楼板开洞超限的框架结构的研究还不是很多,并且主要是对楼板进行的弹性计算分析。本论文针对楼板开洞超限问题进行研究,采用基于性能要求的抗震设计方法,对楼板带有各种形式开洞的结构进行模拟分析。运用PKPM软件中的PMCAD、SATWE进行建模和小震弹性计算分析、PMSAP进行楼板应力分析、EPDA对结构进行弹塑性计算分析。对计算结果进行分析,找出结构的薄弱部位,有针对性的采取抗震加强措施,为楼板开洞超限的建筑工程设计时提供参考。以下为主要的研究工作及结论:(1)考虑楼板的不同开洞面积,建立五个分析模型。在其他条件全部相同的情况下,通过控制结构首层的开洞尺寸,采用逐步增大首层开洞面积的方法,研究开洞率对结构抗震性能的影响。研究表明:楼板开洞面积越大,对结构越不利。当开洞面积大于30%时,会削弱结构的整体刚度,开洞附近楼板出现应力集中以及梁柱上出现塑性铰等现象。在采取加强措施之后,结构能达到预期的性能目标。(2)楼板在开洞面积和其他条件都相同时,分别在楼板中间、边缘和角部各开一个洞建立分析模型,研究开洞位置对结构抗震性能的影响。研究表明:在楼板的角部开洞对结构刚度的削弱较大,梁柱上出现塑性铰较多。在采取加强措施之后,结构能达到预期的性能目标。当在楼板的中间开洞时,楼板上出现明显的应力集中现象。(3)楼板在开洞面积和其他条件都相同时,分别在楼板中间、对边和对角各开两个洞口和开成不规则的L型洞口建立分析模型,研究开洞形式对结构抗震性能的影响。研究表明:开成不规则的L型洞时,对结构刚度的削弱较大。在楼板对角开两个洞时,结构受到的扭转效应最大。当在楼板中间开两个洞口时,楼板上出现明显的应力集中现象。(4)楼板在开洞面积相同时,分别在结构的首层开洞、中间层开洞、顶层开洞和全层都开洞建立分析模型,研究开洞楼层对结构抗震性能的影响。研究表明:在每层的楼板上都开洞时,对结构短边方向的抗侧刚度削弱较大,中震作用下楼板的整体应力水平较高。(5)考虑楼板之间的连接板尺寸建立分析模型,分别设定两个洞口之间不同的距离,从而使两个洞口之间的连接板形成不同的尺寸,研究连接板尺寸对结构抗震性能的影响。研究表明:不同的连接板尺寸,对结构的整体刚度影响较小,而连接板尺寸超限时,楼板上会出现应力集中的现象。