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在房屋的使用过程中,有时需要改变房屋的平面布置,才能满足新的使用要求,本文就是研究实际中碰到的房屋改造的一些问题。比如将商场改为住宅,这就要将大空间分隔成小空间,比如卧室、客厅、厨房、卫生间等。在改装成厕所时,由于要安装便池,又要美观,就要求在原来的板上开一个洞口,做一块沉板。这样,就在原来的板中间形成一个矩形的槽。在安装完便池后,还要用沙土等材料填实槽内剩余的空间,加大了板上的荷载。而想在洞口周边做支承梁又比较困难,这样,板的承载力就成了结构工程师关注的问题。在新设计的工程中,由于业主的要求或其他原因,常常不能在洞口周边设支承梁,这一问题一直捆扰着工程师。本文应用弹性理论、塑性理论和有限元软件ANSYS对厕所板的承载力是否满足设计要求进行了研究。
本文首先使用弹性小挠度板的两种基本理论:克希霍夫(Kirchhoff)理论和明特林(Mindlin)理论,求出了四边简支矩形薄板的特解和齐次解,并按弹性薄板理论推出《建筑结构静力计算手册》的内力和挠度计算公式。然后分析空间六面体单元有限元的基本理论。之后阐明文中使用的钢筋混凝土有限元模型和材料的性质,并按弹性理论计算出四边固定和四边简支板的内力和配筋,建立了钢筋混凝土板的有限元模型。
本文的第五章用ANSYS分析了四边固定和四边简支开洞方板的内力和位移情况。将四边固定和四边简支板各按照三种开洞位置分别计算,绘出了板的内力和位移随开洞比的变化曲线。通过分析这些曲线,本文得到了以下结论:四边固定的中心开洞板,当开洞比小于61%时,同时满足规范规定的承载力和挠度要,在设计上是安全可靠的。四边固定的板边开洞板,当开洞比在36%~62.13%之间时,同时满足规范规定的承载力和挠度要求,在设计上是安全可靠的。当开洞比小于36%时,可增加面板底筋和对称支座的面筋,就可达到规范规定的设计要求。四边固定的板角开洞板,当开洞比在36%~61%之间时,同时满足规范规定的承载力和挠度要求,在设计上是安全可靠的。当开洞比小于36%时,需要增加靠近洞边的支座的面筋就可达到规范规定的承载力和挠度要求。四边简支的中心开洞板,当开洞比小于54%时,同时满足规范规定的承载力和挠度要求,在设计上是安全可靠的。四边简支的板边开洞板,当开洞比在31.44%~54%之间时,同时满足规范规定的承载力和挠度要求,在设计上是安全可靠的。当开洞比小于31.44%时,需要增加板的底筋就可满足规范规定的承载力和挠度要求。四边简支的板角开洞板,当开洞比小于11.1%或大于30.8%且小于54%时,同时满足规范规定的承载力和挠度要求,在设计上是安全可靠的。当开洞比在11.1%和30.8%之间时,需要增加板底钢筋就可达到规范规定的承载力和挠度要求。第六章用塑性理论对简支板进行分析,说明板的实际承载力比按弹性分析时有所提高。