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钢筋混凝土不连续约束板的试验研究

王刚  
【摘要】: 随着建筑结构形式的多样化发展,钢筋混凝土不连续约束板开始大量出现,然而相关的试验研究工作开展得较为有限。基于当前的研究现状,设计了一系列具有不连续约束条件的钢筋混凝土板试件,通过试验研究,对不连续约束板的受力性能和变形能力进行分析,提出一种单向板的压力膜效应承载力计算方法,并进行了一组剪力墙约束条件下单向板的试验研究,结合负弯矩钢筋的保护层厚度变化对板承载力影响的试验结果,对不连续约束钢筋混凝土板的工程实例进行分析。 主要进行了以下几方面工作: (1)进行了一系列钢筋混凝土不连续约束单向板、双向板和L形板试件的试验研究,通过单向板试验,发现试件承载能力和变形性能都随固定约束段长度变化而发生改变,并分析了固定约束段的对称布置与非对称布置对试件变形行为的影响;根据包含自由边界的双向板试件的试验结果,给出了此类试件的屈服线分布规律;通过对L形板试件的试验分析,验证了局部增强配筋对试件极限破坏情况的影响,并根据试验现象,提出了改进L形板的板角处配筋方式的建议;采用屈服线法对不连续约束板的承载能力进行计算,分析计算结果与试验结果产生误差的原因,提出可忽略不连续约束作用对试件破坏形态的影响,采用屈服线法进行承载能力分析。 (2)基于钢筋混凝土板中压力膜效应的受力机理,提出一种考虑压力膜效应的单向板承载力计算方法;进行了一组剪力墙约束钢筋混凝土单向板试件的试验研究,根据承载力的试验结果对计算方法进行验证;通过对试验结果的分析,探讨了试件的端部轴压力、侧向支座的约束刚度、中部板带的跨高比以及配筋率对承载能力的影响,根据压力膜效应下试件的受力平衡关系,证明了压力膜效应阶段的后期,由于附加承载力具有负值区间,使得试件的承载力小于其弯曲承载力;根据试件的变形条件,提出了附加承载力—挠度曲线的三段式假设,与弯曲作用下试件的变形行为相叠加,可用来对压力膜效应阶段的单向板试件进行变形分析。 (3)针对实际工程中钢筋混凝土板负弯矩钢筋保护层厚度过大的现象,制作了一系列变保护层厚度的连续板试件和悬臂板试件,试验研究负弯矩钢筋保护层厚度变化对试件承载能力的影响,根据试验结果及理论分析,指出悬臂板属静定结构,保护层厚度过大使其承载力显著降低,因此应予以严格限制;而连续板属超静定结构,负弯矩钢筋的保护层厚度过大对其承载力影响有限,且考虑到相邻板的侧向约束使其产生附加承载力,因此可以适当放宽对其保护层厚度的限制。 (4)选取实际工程中6块有代表性的钢筋混凝土不连续约束板,进行现场非破坏性试验,根据试验结果推测出每个试件的极限承载力;在考虑压力膜效应产生的附加承载力的基础上,结合屈服线法计算其极限承载力,通过比较极限承载力的计算值与推测值,对实际工程中不连续约束板的承载力分析提出建议。


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