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1、2007年07月沈阳建筑大学学报(自然科学版)Jul.2007第23卷第4期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Vol123,No14文章编号:1671-2021(2007)04-0572-04现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的有限元分析刘建明,申星煜(燕山大学建筑工程与力学学院,河北秦皇岛066004)摘要:目的分析竖向均布荷载作用下的现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的受力性能,计算其开裂荷载和极限荷载.方法应用ANSYS有限元软件对空心无梁楼盖进行了非线性有限元计算,分
2、析了加载过程中的变形特征和裂缝形成、发展及在空心无梁楼盖上的分布规律.结果给出了空心无梁楼盖中点的荷载-挠度曲线图,开裂荷载为6.4kPa,极限荷载为15kPa;空心无梁板的板厚宜为短跨长度的1/25～1/30,上下保护层厚度不小于50mm;空心板管端净距宜为管长的1/6,不应小于80mm;暗扁梁的宽度宜为板跨的1/13～1/16,且不小于400mm;圆管直径可按构造设计,空心管管间净距不宜小于50mm.结论现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖具有整体性能好、跨度大、不突出梁、增加房屋净空、自重轻、节约材料、降低造价、简化施工、施工周
3、期短等优点,是一种新型楼盖.关键词:空心无梁楼盖;有限元分析;开裂荷载;极限荷载中图分类号:TU375文献标识码:A现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖是在现浇钢筋为250mm,管径为150mm,上下保护层厚度为混凝土实心板中按一定规则放置一定直径的高强50mm.空心板内共布置5排薄壁管,每排32根,薄壁管而形成的一种新型楼盖.与预制装配式楼每根管长1150mm,管端净距为150mm,管间净盖相比具有整体性能好、跨度大的优点;与普通现距为50mm,空心板的四周实心部分作为空心板浇钢筋混凝土肋梁楼盖相比,具有不突出梁,增加的暗扁梁.如图
4、1所示.房屋净空、简化施工的优点;与现浇钢筋混凝土实心无梁楼盖相比,具有自重轻、跨越能力强的优点;与无黏结预应力现浇混凝土实心楼盖相比,具有节约材料、降低造价、施工简便、施工周期短等优点.这种结构形式已在大空间的商场、图书馆、教学楼和大开间住宅等多高层建筑中得到了广泛的应用.笔者利用ANSYS有限元软件,分析了现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖在竖向均布荷载作用下的裂缝和挠度变化规律,得到了其开裂荷载和极限荷载.1模型的建立根据工程实例建立符合实际尺寸的无梁空心板模型,柱网为7.5m×7.5m,柱高3.5m,柱子的截面尺寸为400m
5、m×400mm.空心板的厚度图1无梁空心板示意图收稿日期:2006-10-25基金项目:河北省教育厅基金资助(Z2006449)作者简介:刘建明(1964-),男,副教授,博士研究生,主要从事结构工程研究.第23卷刘建明等:现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖的有限元分析5732计算结果及分析Solid65单元能较好地模拟混凝土的力学性能,因此,笔者采用整体式的Solid65单元对空心无梁板进行弹塑性计算.采用C30混凝土,弹性模量E=3.00×10GPa,泊松比μ=0.167,密度3ρ=2500kg/m;采用HRB335级钢筋,弹性
6、模量E=2.06×100GPa,泊松比μ=0.3.混凝土采[1]用5折线的应力应变关系曲线,钢筋采用两直线的应力应变关系曲线.2.1开裂荷载和极限荷载图3开裂荷载时空心板的挠度图图2所示为分级加载空心板中心点荷载与挠度的关系曲线.图4极限承载力时空心板的挠度图从板在柱端出现第一条裂缝开始,构件就进入了裂缝阶段.随着荷载的增加,在板的跨中底图2空心板中点荷载处挠度曲线部、暗扁梁跨中底部均出现了裂缝,裂缝不断发从图2中可看出:当荷载<6.4kPa时,结构展,进入破坏阶段以后,板底出现了大量的纵横交各点的竖向位移和荷载呈线性关系,
7、结构处于弹错的裂缝,裂缝分布比较均匀,两个方向上的裂缝性状态;当总荷载达到6.4kPa,板在柱端出现了分布基本相同.这说明虽然板内圆管分布的单向第一条裂缝,之后随荷载的增加,裂缝开始不断地性造成板的各向异性,但是由于板的两个方向的出现和发展,与此同时,暗扁梁也出现裂缝,结构刚度差异不是太大,所以板的两个方向上的弯矩抗弯刚度下降明显.当总荷载达到15kPa时,楼差异也不大,与板底裂缝相比,板顶的裂缝较少,板的裂缝和挠度急剧增加,进入破坏阶段.因此空集中在柱边.心板的开裂荷载为6.4kPa,极限荷载为15kPa.2.2受力性能分
8、析3开裂荷载和极限荷载的影响因素图3、图4分别为空心板开裂荷载与极限承载力的挠度图.3.1管端净距从图3和图4可以看出:空心板的弯曲变形在保证X向暗扁梁宽度不变的前提下,首先在整个受力过程中呈“拉网状”.开裂荷载和极限改变管端净距,相应的管长也随着变化.管端净距荷载的挠度等值线分布很相似,
