钢筋桁架组合楼板刚度的有限元分析.pdf

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1、2013年第6期(总194期)安徽建筑筋架组合楼板刚度的有限元分析虽FiniteElementAnalysisofSlabRigidityforReinforcedTress张晓阳(东华工程科技股份有限公司，安徽合肥230024)摘要：为研究钢筋桁架组合楼板的抗弯性能，文章用~NSYS对不同条件、不同尺寸的钢筋桁架组合楼板单向板进行了模拟试验，对影响钢筋桁架组合楼板短期刚度的要素进行了对比研究．并得出了一些结论。关键词：钢筋桁架组合楼板；短期刚度；有限元：ANSYS中图分类号：TU311．41文献标识码：A文章编号：1007—7359(2013)06—0134—03a．底部钢板模型b-钢筋

2、桁架模型1概述随着社会发展与进步，钢结构住宅得到了越来越广泛地应用，相关构件的研究是钢结构住宅体系发展的重要组成部分。钢筋桁架组合楼板是一种新型楼盖构件，结它利用钢筋桁架的刚度，达到施工阶段无需支模快速施工的目的，同时具有现浇钢筋混凝土楼板的特点，在国外已经有了较广泛的应用。本文利用有限元分析软件研ANSYS对钢筋桁架组合楼板的抗弯性能c．混凝土模型d．弹簧单元模型图1钢筋桁架组合楼板有限元模型缮进行了模拟分析，并针对分析对比结果对影响钢筋桁架组合楼板短期刚度的控制要钢筋桁架组合楼板试件主要建模参数表表1⋯素进行了探讨。2单元类型与材料本构关系ANSYS软件是集结构、流体、电场、磁场、声场

3、分析于一体的大型通用有限元分析软件。本文采用ANSYSI1．0软件对钢筋桁架组合楼板单向板进行了变参数分注：E、E分别为混凝土与钢材的弹性模量。析，单元选取类型和材料本构关系如下。重要。2．1单元类型本次试验ANSYS分析采用双线性随动强化模型(BK1N)模拟组合楼板中的钢根据本次试验中钢筋桁架组合楼板的筋和底部钢板，采用多线性等向强化模型(MIs0)模拟组合楼板中的混凝土。实际材料性质，采用SOLID95单元模拟混凝土，LINK8单元模拟钢筋，SHELL63单元3有限元模型的建立模拟底部钢板，COMBIN39弹簧单元模拟底部钢板与混凝土之间的变形协调关系。本文建立了如下钢筋桁架组合楼板构

4、件的有限元模型作为基本参考模型，为2．2材料本构关系了方便建模，做出如下假定：钢筋桁架组合楼板由钢材和混凝士两①不考虑混凝土与底部钢板沿板宽方向的相对错动；种材料组成，两种材料的性质有所不同，只②忽略底部钢板表面凹凸，将其视为一块表面平整的板；安有定义了合适的本构关系，使之能够反映③钢材的弹性模量统一取2X10N／ram。徽实际情况，这对有限元分析的准确性至关钢筋桁架组合楼板试件主要建模参数见表l，有限元模型如图l所示。建收稿日期：2013—11—20筑4钢筋桁架组合楼板刚度影响因素分析作者简介：张晓阳(1960-)。男，毕业于合肥工业大学，学士；教授级高n_r-程师，国家注册一级_结构工

5、程师，国家注册一级建筑师。参考美国土木工程协会(ASCE)规定的组合楼板截面惯性矩计算方法，可得安徽建筑2013年第6期(总194期)45禽耱糖40{寻∞∞∞∞∞O3530会25鼹2o撂15105o24681O0o24681o12141618挠度(衄)挠度(mid)图2不同底部钢板厚度模型的荷载一挠度对比曲线图4不同下弦钢筋直径模型的荷载一挠度对比曲线3555503045402535220主30、，28铽15枨枢。1015lO5结5构00设024681o12141618计挠度(珊)挠度(眦)与图3不同上弦钢筋直径模型的荷载一挠度对比曲线图5不同钢筋桁架高度模型的荷载一挠度对比曲线研究到正常

6、使用阶段组合楼板短期刚度计算公式：定时，与P成正比，因此可以通过各模型Pl的对比来研究应刚度的变化规律，当底部钢板厚度由0．5mm增加到1．3mm时，用各模型舢分别为82kN、93．20kN、103．77kN、110．24kN和115．44kN，相比于底部钢板厚度为0．5mm的楼板，其他楼板的B=Eo／-冬(1)刚度分别增加了13．7％、26．5％、34．43％和40．3％，可以看出，调根据《混凝土结构设计规程)(GB20010—2olo)规定，在有整底部钢板的厚度对组合楼板的影响较大。由图2可以看出，限元模拟条件下，有限元模型模拟的钢筋桁架组合楼板的跨中在底部钢板厚度较小时，板厚的增加对

7、楼板的刚度提高较为明挠度计算公式为：显，随着板厚的进一步增加，这种提高效果逐渐下降，选择合适6=llHo(2)的底部钢板厚度不仅可以达到提高楼板刚度的最优效果，同时可以减少钢材消耗，降低造价。由公式(2)可以得到：4．2上弦钢筋直径的影响以有限元模型B5为基准模型，在其他参数相同的情况下，：(3)建立上弦钢筋直径为6ram、10ram、12ram的模型，图3是各模型的荷载一挠度对比曲线。在此基础上，结合公式(1)中惯性矩