厚板筏基础非线性冲切损伤过程模拟-(5523)

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1、硕十学位论文1．1研究背景第1章绪论目前国内的高层建筑物已是屡见不鲜，而高层建筑物的主要特点是层数多，高度高，重量大。由于建筑物高耸，不仅竖向荷载大而集中，而且风荷载和地震作用引起的倾覆力矩成倍增长，因此要求地基和基础提供更高的竖向与水平承载力，同时使沉降和倾斜控制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载与地震作用下具有足够的稳定性⋯。这就对基础的设计和施工提出了更高的要求。随着社会经济的发展，人们对高层建筑形式和功能的要求也日趋多样化。由于使用功能和结构的要求，目前高层建筑多采用厚板筏形基础。厚板筏形基础的特点是可以有限的提高基础承载力，增强基础的刚性，调整地基不均匀沉

2、降。除此以外，它可以为地下室，车库、地下商场等提供较大的空间121。基于以上特点，厚筏基础的设计和研究受到人们的广泛关注。而在筏板的设计与研究当中，板柱连接的抗冲切性能作为一个主要的问题一直倍受人们的关注。冲切破坏属于一种脆性破坏，一但发生将造成毁灭性的后果，而且这种灾难性的事故在国内外都发生过。例如：1)1995年12月8日，四川省德阳市棉麻公司一幢8层约3100m2的框架结构房屋在装修时突然一垮到底，引起严重人员伤亡，直接经济损失200余万元。通过调查，承台(基础)柱周的冲切破坏是引起大楼整体垮塌的直接原因。这是一起全国罕见的现浇钢筋混凝土框架结构楼房整体垮塌事故

3、，震动了国内及有关管理部门。虽然该楼垮塌己多年，但其惨痛教训值得永远记住【3】。2)1997年3月25日，福建省莆田市新光电子有限公司发生一起职工宿舍楼坍塌事故，造成32人死亡，78人受伤，属特大工程事故。这起事故也是由于独立柱基础强度严重不足，在基础承载力不断增大的情况下，底板锥形破坏面连成一体，柱子穿透冲出底板，从而导致整个建筑物的坍塌【4l。由此可见必须对冲切问题给予足够的重视。除此之外，筏板基础的冲切机理相当的复杂，目前主要是以半经验、半理论为主进行设计、研究。而且由于筏板基础的尺寸较大，在国内外关于筏板基础的试验研究数据很少。因此运用多种方法对筏板基础的冲切

4、性能及其受力、变形展开研究显的尤为重要。1．2筏板冲切问题的研究概况1．2．1筏板冲切问题的国内外研究概况硕十学位论文国内外的许多学者对板柱连接的冲切问题开展了广泛的研究，冲切是混凝土复合受力破坏而引起的，机理十分复杂，建立冲切承载力与混凝土强度之间的关系虽在理论上有多种尝试，但均存在一些问题，因此一直依赖于经验。1907年，A．N．Talbot作了二百多个基础试验，其中20个发生了冲切破坏。据此他提出了第一个冲切强度计算公式151：忙万南丽(1_)式中，矿为剪应力；矿为冲切力；d为板的截面有效高度；，为正方形荷载的边长；∥为板截面的力臂长度。若v小于混凝土抗拉强度时

5、，试件不会发生冲切破坏。此式是以梁的弹性理论为基础的经验公式，虽然粗糙，但给后来大多数经验公式的研究奠定了基础。1948年，F．E．Richart发表了140个柱基和墙基的试验资料p1，详细阐述了各种参数下的破坏形态和破坏特征，为后入提供了大量的可供分析应用的试验数据。1956年，R．C．Elstne和E．Hognestadl61进行了39个方板的冲切试验，其中34个试件最终发生了冲切破坏，并根据试验结果提出了如下的经验公式：l，=熹=333psi+o．046f：／①。(1．2)1l8bd‘式中，b为冲切荷载周长；以为混凝土圆柱体抗压强度(单位按psi计)m。=K，一

6、，y，和矿，分别为试验极限荷载与按屈服线理论预计的极限荷载，其余符号同式(1．1)。1961年，Moe等人发表了260个板与基础的冲切试验研究报告i伺时根据试验结果提出了下列的经验公式【7】：l，一V—15(1—-O．—075丁c／d)x／f=『：D5(1-0．075c／d-5．25001)慨(1．3)bdl，=一=——————————；=一2lJIlh』，．～1．jJ1。5．25bd批一””‘_此式不适用于d>3时的情况，为方便设计Moe又对上式进行了修正，并提出了考虑c／d影响的设计经验公式：当c／d<_3时，’，=(9．23-1．12c／d)4f=：(1．4)当

7、c／d>3时，y=(2．5+lOd／c)C(1．5)式中d为荷载面积周长，f为正方形荷载边长，其余符号均同式(1．1)及(1．2)。2硕士学位论文其中

8、P为基础冲切破坏时的总荷载，口为正方形Moe的这项研究具有划时代的意义，之后美国规范关于冲切的规定主要是根据其研究成果而建立起来的，而许多国家规范的确立又是参照了ACI规范。根据Moe的上述经验公式，1963年ACI规范【81及ACI—ASCE316委员会19l给出了冲切强度设计计算公式：圪=bod404f=：(1．6)式中圪代表极限抗剪能力；bo为距柱面d／2处的设计周长；m为强度折减系数，m=O．