【2017年整理】专业学位研究生学位论文开题报告格式

西安建筑科技大学建筑与土木工程领域专业学位研究生学位论文开题报告研究课题 型钢再生混凝土组合梁正截面、斜截面受力性能的有限元分析 学 号 1001841279 研 究 生姓 名 廖鑫男 学 院 土木工程学院 学科专业 建筑与土木工程 攻读学位 专业学位 导师姓名 薛建阳 论文工作起止时间 年 月 日 填写填 表 说 明1学位论文开题报告应按要求逐项认真撰写，各 栏空格不够时请自行加页。2学位论文开题报告经开题答辩通过，按答 辩意见修改后，装 订成册，一式四份，研究生本人和导师各留存一份，学院研究生办公室留存一份，上交学校研究生院一份。3“参考文献”著录书写顺序为：（1）文献是期刊时，其格式为：序号作者.文章题目.期刊名，年份，卷号，期号（若期刊无卷号，则为：年份、期号）页码。（2）文献是图书时，其格式为：序号作者.书名.出版地：出版社，出版年。4学位论文开题报告打印格式：（1）打印用纸：A4。（2）页面设计：上边距 2.5cm，下边距 2cm，左边距 2.5cm，右边距 2cm。字体、字号：宋体、5 号，于左侧装订成册。一、选题依据论文选题来源 论文选题分类请填写某个具体单位名称或工程项目名称 工程设计 技术研究 工程管理课题研究的目的、意义（包括在我国应用的前景） 、国内外研究现状及存在问题分析，并标注中外文参考文献（要求：博士生参考文献总数不少于 80 篇，其中必须有 1/3 以上的外文文献。硕士生参考文献总数不少于 30 篇，其中必须有 5 篇以上的外文文献） 。1.1 研究的目的和意义 再生混凝土是指将废弃的混凝土经破碎、筛分、清洗后形成的再生骨料，部分或全部的代替天然骨料，再与水、水泥、砂子按一定的比例拌合，凝结硬化后形成的新混凝土。型钢再生混凝土组合结构是指在再生混凝土中主要配置型钢且还配有一定的构造钢筋和受力钢筋的结构。型钢混凝土组合结构相对于普通混凝土结构、钢结构都有着明显的特点。相比普通混凝土结构，型钢混凝土结构承载力高、刚度大、延性及耗能性能好、抗震性能好、施工周期短等优点，同时由于型钢和钢筋同时的存在于构件中，使施工比钢筋混凝土构件困难。相比钢结构，型钢混凝土的经济性好、刚度大、局部和整体的稳定性好、同时很好的解决了钢结构最大的弊端，具有很好的耐久性和耐火性。随着世界各国经济发展，城市化建设的加快，每年都产生越来越多的建筑垃圾，而新的混凝土生产的原料需要消耗大量的自然资源，而单纯的再生混凝土结构还存在着很多问题，如强度低且情况复杂，吸水率高，收缩徐变大以及耐久性差等一系列的缺点，通过配置型钢来提高构件的承载力，增大结构和构件的延性，整个结构和构件的耐久性也得到改善。型钢再生混凝土中取用建筑垃圾中的废旧混凝土作为骨料，不仅能很好的解决废旧混凝土的处理问题，而且还能节约自然资源，保护生态环境。符合社会前进的大趋势，在以后建筑结构体系的发展中，存在很大的发展空间，这也是本次课题研究的目的和意义所在。1.2 国内外研究现状1.2.1 再生混凝土结构的发展及研究现状二战后，德国、苏联、日本等一些发达国家就开始了针对废弃混凝土回收再利用的研究。 德国钢筋委员会 1998 年 8 月提出了“在混凝土中采用再生骨料的应用指南” ，指出采用再生骨料配置的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准。 日本政府早在 1977 年就制定了 再生骨料和再生混凝土规范 ，并且相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的工厂，生产再生骨料和再生混凝土，还制定了多项法规来保证再生混凝土的质量。 荷兰在 20 世纪 80 年代就对再生骨料进行研究，提出使用再生骨料来配置素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土并制定了相应的规范，对如何利用再生骨料生产再生混凝土的技术要求做出了明确规定。美国政府也对建筑垃圾如何处理做了规定，颁布了超级基金法 ，规定:“任何产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自随意倾倒。这些国家对再生混凝土的研究不仅仅局限于试验室，并在大量的实际工程中得到了应用，取得良好的经济效益和广泛的好评。我国由于资源丰富，由建筑垃圾引起的环境问题并不是很突出，随着近些年人们的环保意识不断的加强。开始广泛的关注此问题，近些年来我国也对再生混凝土回收再利用进行立项研究，通过一些学者的努力已经取得一些成果，但是，到目前为止还没有一部比较完善的规范。国内对再生混凝土的研究在实际工程应用中很有限，发展速度落后于欧美日等发达国家。1.2.2 型钢混凝土的发展及研究现状钢与混凝土组合结构始于上世纪，在二次大战后美国、日本、前苏联等国开始广泛的研究和应用，逐渐形成一个独立的结构体系而成为与传统的四大结构（钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构）并行的第五大结构。 1908 年，美国人 Burr 发现型钢外包混凝土以后，强度和刚度都提高很多。1923 年加拿大人发现型钢与混凝土能共同工作，在 1970 年左右美国在型钢混凝土结构上做了系统的研究，并与1979 年由美国钢结构协会提出了钢与混凝土组合柱设计规范 。并在超高层建筑中得到应用，如休斯顿海湾大楼，高 221 米，休斯顿德克萨斯商业中心，高 305 米。日本是全球对型钢混凝土研究最多，应用最广泛的国家。由于地处地震多发带，日本从 1920年便开始研究型钢混凝土组合结构，其研究成果一直处于世界领先水平，特别是日本京东大地震后，由于型钢混凝土组合结构在地震中表现出很好的抗震性能。极大推动其在建筑结构的应用。据统计，日本高层建筑中，90%左右都是型钢混凝土组合结构。我国从 20 世纪 50 年代起引入了型钢混凝土结构，主要应用于厂房建设。 20 世纪 80 年代开始结构方面的研究与应用，西安建筑科技大学与原冶金部建筑研究总院最早开始进行研究，继而在其它大学及科研机构也开展了广泛的研究工作，20 世纪 90 年代，在我国自行研究的基础上制定了一套较完整的设计计算理论。1989 年提出了型钢混凝土结构的设计建议 。1997 年由原冶金部制定并颁发了行业标准钢骨混凝土设计规程 。目前，我国已有许多高层和超高层建筑采用了型钢混凝土组合结构。例如：北京香格里拉饭店、北京长富宫饭店、上海金茂大厦、北京国际贸易中心等。1.2.3 型钢再生混凝土结构发展及研究现状由于再生混凝土概念的发展起步晚，目前国内外对型钢混凝土结构及其构件的理论研究及受力性能的试验多为型钢普通混凝土，国内只有以西安建筑科技大学薛建阳教授为首的研究团队对型钢再生混凝土结构及其构件做了研究，分别对型钢再生混凝土短柱、中长柱、长柱分别进行了试验以及有限元分析，对型钢再生混凝土梁进行了试验分析。但对其有限元分析尚属空白1.2 国内外研究以及取得的成果国内外学者以型钢混凝土为研究重点，采用 ansys 软件有限元分析等方法进行了重点研究和分析，取得了一定的成果，总结了许多切实可行的研究方案，思路，和分析方法。1992 年，西安建筑科技大学在以往所做大量钢骨混凝土构件试验的基础上，对钢骨混凝土构件做了系统的有限元分析。提出了由于钢骨混凝土构件是由混凝土、型钢和钢筋组成，型钢和混凝土之闻的粘结力较小，在受力过程中型钢与混凝土之闻发生滑移，尤其是在到达极限荷载的80以后，滑移显著，因此应选用分离式有限元模型。将混凝土、型钢、钢筋分别选用不同的单元。在型钢与混凝土粘结界面，钢筋与混凝土粘结界面设置粘结单元，来模拟两种材料之间的粘结滑移性能。混凝土单元选用了四边等参元来离散材料，钢筋离散为两节点线性单元用双弹簧单元来模拟两种材料之间的粘结性能。同时提出在钢骨混凝土节点的有限元分析中，可认为节点处于平面应力状态，且遵守小变形假定；同时忽略翼缘框的作用，仅考虑型钢腹板的抗剪作用；忽略钢筋、型钢和混凝土之间的粘结滑移影响。这一方面是由于梁柱中的型钢互相焊接在一起，并有柱、型钢水平加劲肋构成翼缘框，梁、柱及翼缘框对节点区有很好的约束，使节点区滑移很小。试验证明，直至破坏，节点混凝土与型钢能很好的共同工作。另一方面，节点中加进粘结单元，分析变得很复杂。2006 年，西安建筑科技大学 土木工程学院 薛建阳， 赵鸿铁， 杨 勇， 李俊华， 王彦宏进行了型钢混凝土柱粘结滑移性能及 ANSYS 数值模拟方法研究，进行了 20 个型钢混凝土构件的推出试验、 20 根型钢混凝土偏心受压柱试验， 以及 23 根型钢高强混凝土柱在反复荷载作用下的试验。通过在型钢与混凝土之间埋设的电子滑移传感器和电阻应变片， 得到了粘结应力和内部滑移沿型钢埋置长度的分布规律； 考虑了混凝土强度、 型钢的保护层厚度和埋置长度， 以及横向配箍率等诸因素， 建立了型钢混凝土粘结强度的计算公式； 分析了构件长细比、 荷载偏心距对粘结强度和滑移应变的影响， 提出了偏心受压柱粘结滑移本构关系的一般表达式； 研究了型钢高强混凝土柱在动力作用下粘结滑移的分布规律和粘结退化机理， 提出了反复加载条件下的粘结滑移本构模型。结合目前广泛应用的大型商业软件 ANSYS 程序， 对型钢混凝土构件的非线性有限元分析方法进行了研究， 全面介绍了数值计算中所涉及到的材料模型定义、 几何模型建立、 单元划分、 约束条件处理等技术问题， 并提出了采用非线性弹簧单元 （Combination39 单元） 对型钢混凝土粘结滑移进行模拟的实用方法。2006 年， 杨勇，郭子雄，聂建国，赵鸿铁进行了型钢混凝土结构 ANSYS 数值模拟技术研究。采用 ANSYS 程序对 6 个型钢混凝土粱试件的受力性能进行非线性有限元数值分析，对型钢混凝土结构数值模拟中混凝土和钢材材料模型定义、有限元建模、钢筋单元生成及后处理等关键技术进行系统研究。着重对型钢混凝土粘结滑移性能的数值模拟技术进行了研究。采用由 ANSYS 程序单元库中非线性弹簧单元 combination 一 39 组成的三维连接单元模拟型钢混凝土在不同部位及不同方向上的界面相互作用，建议了非线性弹簧单元粘结力一滑移曲线与型钢混凝土粘结滑移本构关系的转换技术，并提出了生成非线性弹簧单元的实用方法。最终形成考虑粘结滑移的型钢混凝土数值模拟技术。型钢混凝土梁数值模拟结果与试验结果吻合较好，表明所建立型钢混凝土结构 ANSYS 数值模拟技术合理、可行，可适用于基于 ANSYS 程序的型钢混凝土结构有限元数值模拟和受力性能深入研究。2007 年，西安建筑科技大学土木工程学院 郑山锁，赵伟，李 磊，邓国专，曾 磊，车顺利进行了型钢混凝土偏压柱 ANSYS 数值模拟分析研究。采用 ANSYS 程序对 8 榀型钢高强高性能混凝土偏压柱的受力性能进行了非线性有限元数值分析，系统研究了基于 ANSYS 有限元程序的型钢混凝土结构的单元类型、模型定义、各自本构关系选取以及整体构件建模过程；分析了可用于模拟粘结滑移非线性弹簧单元 Combination39 的 FD 实常数定义和生成技术；基于 8 榀不同偏心率和长细比的偏压柱试验数据统计结果，得出了各级持续荷载作用下沿柱高不同位置处型钢与混凝土粘结滑移的 f(x)一 S(x)数值关系，并以此作为型钢拉压翼缘纵切向基准粘结滑移本构关系，同时考虑型钢拉压翼缘每个生成结点的横切向相互作用结合计算与试验结果，确定了粘结滑移对型钢高强高性能混凝土偏压柱开裂荷载、极限荷载和变形刚度的影响模拟结果与试验结果较为吻合，表明所建立的型钢混凝土结构 ANSYS 模拟技术合理、可行，可适用于基于 ANSYS 程序的型钢混凝土结构有限元数值模拟和受力性能的深入研究2010 年，李锦枝，张福瑞进行了大偏心受压钢骨再生混凝土柱的有限元分析。从理论角度系统地研究了不同再生粗骨料取代率对钢骨再生混凝土柱受力性能的影响，并且与试验结果进行对比论证，