板式结构住宅的新型有限元法
板式住宅结构是以承重内外墙板、楼板、屋面板为主要预制构件，并配以混凝土基础、构造柱、圈梁等现浇混凝土构件形成的半预制、半现浇整体板式住宅。板式结构住宅的结构构件在工厂标准化生产，到现场进行吊装组合完成，受天气影响小，绿色环保而且工期短，这完全符合住宅产业化的趋势，板式结构体系将更多应用与多层住宅中。本文以有限元理论分析作为主要的分析手段，对板式结构住宅的受力变形进行分析研究，为板式结构住宅设计计算提供理论依据。
板式住宅的受力部件主要是墙板和楼板，可以认为板式结构住宅是由板式构件组成的箱型结构。根据这种箱型结构特点，现用一种新型箱型平板薄壳单元进行模拟分析。本课题的主体思想是考虑到墙板和楼板都是主要承受面内和面外的力，相应产生板面内和板面外的变形，借鉴柱在分析中是由二维梁单元叠加一维杆单元，这里考虑板式结构中板采用面内平面应力单元和面外薄板弯曲单元的叠加。通过对板的这两种状态进行分析，可以得出面内平面应力与面外薄板弯曲在数学方程中并不耦合。根据板式结构具有箱型的特点，定义这种新型的单元为箱型壳单元，用这种单元来在计算板式结构的受力变形。
本课题通过采用采用箱型壳单元进行编程，分析计算了天津大学2008年所做无构造柱CS板式结构模型试验，结果表明，箱型壳单元能够较好的分析板式住宅结构。本文并把箱型壳与ansys中solid65实体单元进行了对比，得出在取得相同精度的情况下，采用箱型壳单元计算效率大大提高。这种新型的箱型薄壳单元是一种广义位移协调单元，通过算例可以表明，箱型薄壳单元具有等参元性质，能够通过分片试验。因此，用这种箱型薄壳单元模拟板式结构具有剖分简单、分析计算快捷的优点。
板式结构;箱型薄壳;有限元;平面应力;薄板弯曲
济南大学
硕士
建筑与土木工程
杨令强
2013
中文
TU241
82
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）