开洞对楼板整体受力性能的影响分析.pdf

《开洞对楼板整体受力性能的影响分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、开洞对楼板整体受力性能的影响分析董烁1，肖昭然1，任磊2(1．河南工业大学，河南郑州450000；2．郑州市轨道交通有限公司，河南郑州450000)摘要：通过运用ANSYS⋯有限元软件，模拟楼板在开洞的情况下，受力性能的变化。主要研究了洞口形状、洞口尺寸、洞口位置以及楼板的厚度对其受力性能造成的影响。关键词：开洞楼板；ANSYS；有限元；受力Jl生能中图分类号：TU375文献标志码：A文章编号：1672—4011(2017)06—0045—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．024O前言随着建筑业的飞速发展，钢筋混凝土板作为土木工程结构中的一种基本构

2、件，被广泛地应用到各个领域，而在不同的领域中，由于楼梯、电梯、通风、散热等使用功能的需求，经常需要在板上进行开洞处理。目前，国内外关于不开洞的楼板的分析已经比较完善，但是对于开洞楼板的研究还有所欠缺口J，本文采用有限元软件ANSYS建立模型，重点分析孔洞的尺寸、形状、位置和厚度对板整体的受力造成的影响。这是因为当板件厚度增加之后，经典的薄板小挠度弹性理论中忽略板厚度方向的剪切应力及变形已经不合适了，这时需要将板件厚度方向的剪切加以考虑。由图2可知：因为约定板件的长度和孔洞的直径之比为50：1，所以在板件厚度一定时，孔洞直径的增大对板件整体最大应变影响不大，板件的最大应变基本保持不变。若孔洞直

3、径不变时，以板件的厚度作为变量时，可以看出，孔洞直径对厚度小于200mm的薄板影响较大，而对厚度大于200mm的中厚板的影响则较小。这与图1所得到的结论一致。撮厚100ram一扳厚150ram板厚200mm+板厚400mm图2孔径对板件最大应变的影响1洞口尺寸的影响2洞口形状的影响模型中混凝土强度等级为C30，抗压强度f．=14．3X106N／mm2，抗拉强度f。=1．4314．3X106N／mm2，弹性模量E=3X10”Pa，泊松比U=0．2，本节主要通过在统一板厚的情况下，以洞口直径作为变量，来分析洞口尺寸对板件整体的受力的影响。洞口形状为圆形，半径R分别为300、800、1000、20

4、00mm，板件厚度D分别为100、150、200、400mm。在分析孔洞尺寸对板件整体受力性能的影响时，为了避免开洞面积不同对整个板件受力性能的影响，在建立模型时规定板件长度和孔洞直径的比值为50：1。由图1可知：当板件的长度和孔洞的直径比值一定且板厚一定时，孔洞的直径越大，板件的最大应力随之减小，这种现象在板厚比较薄时最为明显，随着板厚的增加，这种趋势随之减弱，即当板件厚度小于200mm时，孔洞尺寸的大小对板件整体受力性能的影响加大；当板件厚度大于200mm时，孔洞的大小对板件整体受力性能的影响较弱。在本节主要研究圆形洞口和方形洞口对板件整体受力性能的影响，在上节，已经得到了圆形洞口的相关

5、数据，下面主要建立方形洞口的板件模型，方形洞口的边长C和圆形洞口的直径一致，并将两种洞口的数据进行对比分析，为了方便数据的对比分析，在此定义一个概念，将圆形洞口的半径或是方形洞口边长的一半与板件厚度的比值称为径厚比，即径厚比=R／D(或C／2D)。为了便于观察孔洞形状对板件受力性能的影响，将圆形洞口和方形洞口的数据进行处理得到图3，其中图3(a)、图3(b)、图3(c)、图3(d)分别表示板厚100、150、200、400mm时，孔洞形状对板件的最大应力的影响，从图3(a)、图3(b)和图3(c)中可以明显地看出，方形洞口对板件受力性能的影响更大，所引起的最大应力普遍大于圆形洞口引起的最大应

6、力。这是因为方形洞口周边有尖锐角，比圆形洞口更容易在孔洞周边形成应力集中现象。室收倒《堪300800孔半径，mml讲Ⅺ2叭加l图1孔径对板件最大应力的影响主o8羔^‘同时，当孔洞大小不变时，板件的最大应力会随着板厚嚣：的增加而减小，当板厚小于200mill时，最大应力的减小幅度秘：比较大；当板厚大于200mm时，最大应力的减小幅度较小。收稿日期：2017—03—14作者简余：董烁(1989一)，男，河南郑州人，硕士研究生，主要研究方向：土木工程。径厚比(a)100nun板厚洞I：1形状应力对比l504005001000径厚比2如髫-夺s02005336671333径厚比(b)150mm板厚洞

7、口形状应力对比0752oo250500径厚比(c)200mm板厚洞口形状应力对比(d)400mm板厚洞口形状应力对比图3不同板厚下洞口形状的影响对比从图3可以看出，当板件厚度D。<200mm且径厚比较小时，洞口形状对板件受力的影响程度较为接近。在各种板厚·45·210d室R趟K噶下随着径厚比的增大，洞口形状的影响在逐渐增大之后又逐渐减弱，最终达到一致。在图3(d)中，圆形洞口和方形洞口对板件应力的影响几乎一致