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厚平筏板基础冲切破坏性能研究

童雄  
【摘要】:基础设计是建筑结构设计中的重要环节,同时也是整个结构设计中最复杂的部分,它直接关系到整体结构的安全性、经济性、适用性。目前高层建筑广泛应用的厚平筏板基础,其力学性状极其复杂,结果的可靠度难以确定,尤其是对冲切破坏机理的分析至今尚未得到令人满意的结果。本文以厚平筏板为主要研究对象,汇总了板柱连接构件冲切破坏时冲切临界截面的取法;分析了纵向配筋率对冲切破坏极限承载力的影响;并用非线性有限元软件ADINA分析了中柱、边柱、角柱破坏时,筏板的变形、地基反力和钢筋应力等。 通过对不同国家冲切规范中的临界截面的比较,明确临界截面上的名义剪应力并非具有实际的物理意义,仅具有运算意义,其最终目的是使其强度计算更接近于实际值,因此不同国家采用不同的冲切设计规范。经过比较分析,按照中国规范的计算预测值与试验值偏差较大,偏于保守,其临界周长可适量增大。同时本文汇总了板与异形柱连接的冲切临界周长的选取,并用现行混凝土规范的冲切公式来计算极限承载力,其值与冲切强度试验值相吻合,可供非矩形截面板柱冲切计算参考。 我国《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ6—99)在计算受冲切承载力过程中,钢筋的用量未被充分考虑。通过比较冲切承载力的试验值和有限元计算值,确定有限元模拟的可行性,并探讨不同配筋率下的板柱连接冲切的破坏机理。将有限元计算与不同国家规范方法进行了比较,确定英国标准BS8110拟合效果较好。并明确以英国标准为参照,用显式来代替我国现行的隐式冲切承载力公式将更加合理。 本文通过ADINA分析了某参考文献的试验模型,考虑了材料非线性、地基对筏板的接触非线性、钢筋和混凝土的粘结等因素,根据得到的筏板变形、地基反力和钢筋应力等分布图分析板柱节点的受力性能。结果表明,中柱极限承载力大于边柱承载力,边柱承载力大于角柱承载力,并且筏板屈服破坏时角柱下钢筋应力大于边柱,边柱大于中柱。在不改变配筋率的前提下,适当给角柱和边柱加密钢筋对结构的可靠度是有利的。


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