荷载作用下不同截面尺寸边梁对板-柱结构受力影响分析研究

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1、研究与探讨广东建材2010年第6期荷载作用下不同截面尺寸边梁对板一柱结构受力影响分析研究郭凯(湖南有色金属研究院)摘要：本文结合笔者多年结构设计实践，介绍了设有不同截面尺寸边梁的板柱结构在荷载作用下破坏类型及判定方法，并通过采用ANSYS5．7有限元程序计算了两种柱距时多种不同尺寸边粱截面条件的板一柱结构在竖向荷载下的受力性能变化，并对结果进行了分析判定，得出了科学合理的结论。关键词：边梁；板柱结构；竖向荷载；有限元分析；边梁宽度1引言建筑板一柱结构体系具有传力途径短捷、增加楼层净高、建筑功能优越等特点，在板柱四周设置

2、边梁可以改善板柱结构的受力性能，因而得到了越来越广泛的应用。带边梁的板柱结构在荷载作用下，板柱结构节点需承担不平衡弯矩。不平衡弯矩从板传递到柱主要依靠正面柱上板带的抗弯能力和边梁抗扭能力：竖向荷载则依靠柱正面柱上板带抗冲切能力和边梁剪扭复合作用来传递。从弹性理论来看，边梁的存在，将改变平板在弹性阶段的应力分布，使板柱结构中的点支承转化为边缘弹性支承平板，从而降低平板弯矩峰值，减小板中心点挠度。2带边梁板柱结构破坏类型及判定2．1板弯曲破坏弯曲破坏一般先眭柱正面板面出现独立负屈服线，随荷载增加，屈服线贯通，发生延性弯曲破

3、坏。可按照双向板弯曲破坏准则判定板破坏类型。2．2节点冲切破坏在均布竖向荷载作用下，边柱节点同时受竖向荷载和不平衡弯矩。不平衡弯矩导致板柱节点冲切锥呈明显不对称，使板柱节点一侧剪应力增大，另一侧剪应力减小，所以，不平衡弯矩的存在将降低板柱节点受冲切承载力。而边梁的存在，将提高边节点的冲切承载力。由文献[3]，边梁板柱节点冲切剪力V由下式计算：V=‘Vl+V2，‘=I—a12／11(式1)1r1V，=V2-睾(q+g)l之≥一(cl+ho)(C2+2ho)I(式2)厶L厶J其中，a，为梁板抗弯刚度之比：a。--EcbIJ

4、E。。I。，c为柱宽，h。为冲切破坏面与柱距离，l。、l：为柱距(见图1、图2)，Ecb、E。。分别为粱、板弹性模量；I。为梁惯性矩；I。为板惯性矩；①、②为荷载区。冲切承载力：④l、I，卜一。／

5、-C—hJ图2冲切荷载计算简图[2]康希良，程耀芳，张HJ等．钢管混凝土粘结一滑移本构关系理[6]蔡绍怀．现代钢管混凝土结构[岫．北京：人民交通出版社，论分析[J]．工程力学，2009，26(10)：74—782003[3]刘永建，池建军．钢管混凝土界面抗剪粘结强度的推出试验[7]徐有邻．变形钢筋一混凝土粘结锚固性能的试验研

6、究[D]．北[J]．工业建筑，2006，36(4)：78—80京：清华大学，1990[4]康希良．钢管混凝上组合力学性能及粘结滑移性能研究[D]．[8]黄一杰，薛建阳，赵鸿铁等．方钢管混凝土粘结强度试验研究西安：西安建筑科技大学。2008[J]．建筑科学与工程学报，2010。27(1)：43-48[5]申鑫．方钢管混凝土粘结性能试验研究[D]．天津：天津大学，[9]韩林海．钢管混凝土结构一理论与实践[M]．北京：科学出版2007社，2004—10—2／>、}×⑦x广东建材2010年第6期研究与探讨Pu=O．615(fl

7、+200pho／a)h。(4c+2nho)(式3)若满足Pu≥V=‘y。+V：则不发生冲切破坏，板柱中节点冲切破坏参见文献[3】。2．3边粱剪扭弯共同作用下的破坏在板柱结构中，边梁不但受到剪力和不平衡弯矩作用，还要受到板传来的垂直于边梁纵轴线方向的偏心力作用，此偏心力将在边梁中产生扭矩。因此，边梁将受到剪、扭、弯共同作用，梁弯曲破坏、剪切破坏、受扭破坏判别分别参见文献[引墙3不同截面尺寸边梁的板一柱结构有限兀分析设置不同尺寸边梁的板柱模型并通过有限元程序计算其在竖向均布荷载下的内力，采用上述判定标准来判定模型发生破坏的

8、类型。通过边梁刚度变化引起的挠度变化、板内应力分布特点的改变、弯矩分配等分析边梁的作用。3．1计算模型和参数计算模型采用九柱四板(见图3)，包括九根柱，四区格楼板和上下层柱，上下柱远端固支。采用ANSYS5．7有限元程序，楼板作为壳单元，粱柱均采用梁单元。此模型在中节点均采用抗冲切锚栓，保证不发生中节点的冲切破坏。柱网尺寸选取8mx8m和6皿×6皿两种，平板分别取300mna和250ram，柱截面统一取500mmX500mm，层高2．8m，恒载取8kN／m2，活载取3．5l(N／m2混凝土弹性模量3．0X104MPa，

9、泊松比0．2，采用C30混凝土，板内配表18m柱距不同边梁截面下平板和边梁内力及板挠度编边梁梁抗弯惯跨中正支座负板内最边梁最尺寸性矩I弯矩人挠度人剪力火弯矩号(唧)(him4)(kNnl)(kNm)(舢)(kN)(kNm)bzlO072．05401．2114．52Obz2250×5002．60×10963．26308．6011．5