现浇盒状内模空心楼盖直接设计法

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1、现浇盒状内模空心楼盖直接设计法　　摘要：为研究直接设计法对盒状内模空心楼盖的适用性，以典型的四角柱支撑盒状内模空心楼盖为分析对象，在校核分析模型后，用ABAQUS软件完成了224个算例分析。考察了具有相同参数的空心楼盖和对照实心楼盖的截面弯矩分布的异同，进而分析了空心率、板格边比、柱跨比、梁板相对抗弯刚度比和边梁抗扭刚度比等5个因数对空心楼盖弯矩分布的影响，得到了内板格和端板格各弯矩控制截面的一次弯矩分配系数以及各控制截面内柱上板带板、跨中板带和柱上板带梁的二次弯矩分配系数，并与规范建议的直接设计法系数做了对比。分析结果表明：空心楼

2、盖与实心楼盖在边计算单元和中计算单元间以及各计算单元内的弯矩分布规律类似，差异主要体现在跨中正弯矩的分配上；当板格边比不大于1以及柱跨比不大于0.2时，柱（或柱帽）的尺寸效应对截面弯矩一次分配的影响可以忽略；规范中直接设计法的分配系数与计算值在部分截面有较大差距，需对柱上板带负弯矩、柱上板带正弯矩、柱上板带梁的弯矩分配做相应调整。根据分析结果，文章最终提出了直接设计法一次弯矩分配系数表和二次弯矩分配系数表供研究和设计应用。关键词：空心楼盖；结构设计；ABAQUS；系数中图分类号：5TU375.2文献标志码：A文章编号：1674476

3、4（2014）01004408空心楼盖由于其结构高度小、自重轻、刚度大、整体性好和适用于大跨度建筑等优点，近年来得到广泛应用。特别地，盒状内模空心楼盖由于其刚度在两跨度方向分布均匀、布模灵活和对异型边板适应性强的优点，较筒体、筒芯内模空心楼盖得到更多青睐，这也激发了许多研究者对盒状内模进行研究，提出了不同材料和形式的盒状内模。虽然这些内模形式略有差异，但其空心楼盖在竖向荷载下力的传递途径和变形方式基本相同[14]。根据国家颁布的现浇空心楼盖技术规程[5]，对于规则布置的柱支撑现浇混凝土空心楼盖结构，设计中常采用拟板法、拟梁法、直接设

4、计法和等代框架法，在满足限制条件[5]的情况下采用直接设计法尤为方便快捷。直接设计法包含3个基本步骤：1）确定总的静力弯矩；2）把总静力弯矩分配到负弯矩和正弯矩截面（一次分配）；3）把负弯矩和正弯矩分别分配到柱上板带板、柱上板带梁和跨中板带（二次分配）。直接设计法和等代框架法的第3步骤是完全一样的，规程中的直接设计法完全沿用了ACI5318规范中实心楼盖的分配系数。但由于空心的存在，使楼板截面刚度发生了改变，随着空心率的增加，这种刚度的不均匀性越发明显，能否直接使用实心板的分配系数、各截面弯矩分配比例是否有较大变化，国内外学者对这些

5、问题研究较少。周玉等[6]通过有限元数值模拟讨论了实心宽扁梁楼盖在竖向荷载下的弯矩分配系数；Ibrahim等[7]通过数值模拟讨论了密肋楼盖在开洞和不开洞时直接设计法的弯矩分配系数；袁俊杰[8]结合一个实际工程对筒芯内模空心楼盖进行了拟梁法和直接设计法的算例对比；郭楠等[9]分析了实心板在竖向荷载作用下的弯矩分布规律；刘文珽等[10]对比了中外规范关于实心板柱结构在垂直荷载作用下设计方法的异同，同时对比了直接设计法的弯矩分配系数与有限元计算结果；李海涛等[1112]分别对一个具体的柱支承筒芯内模现浇钢筋混凝土空心楼盖和对照实心楼盖进

6、行了有限元计算，对直接设计法提出建议。5已有对直接设计法适用性的研究，均未针对盒状内模空心楼盖，并且完成的算例分析数量有限，对空心楼盖各参数的分析也还不完善。结构的弹性内力分析方法可用于正常使用极限状态和承载能力极限状态作用效应的分析，现浇混凝土空心楼盖结构在承载能力极限状态下的内力设计值也是按线弹性分析方法确定的[5]，基于这样的原因，本文所有算例与已有研究一样采用弹性分析。针对上述情况，本文利用大型有限元分析软件ABAQUS，在完成分析模型的精度校核后，编制了python脚本程序[13]，进行了224个算例的自动建模及弹性分析，

7、考察了具有相同参数的实心楼盖和空心楼盖的截面弯矩分布的异同，进而分析了空心率（ρ）、板格边比（l2/l1）、柱跨比（c/l）、梁板相对抗弯刚度比（μ1=EcbIbl2/EcsIsl1[5]）和边梁抗扭刚度比（βt=EcbIt/25EcsIs[5]）等5个因数对空心楼盖弯矩分布的影响，得到了内板格和端板格各弯矩控制截面的一次弯矩分配系数以及各控制截面内柱上板带板、跨中板带和柱上板带梁的二次弯矩分配系数，并与规范建议的直接设计法系数做了对比，给出了相关建议。黄川腾，等：现浇盒状内模空心楼盖的直接设计法1楼盖参数及模型验证5通过确定以下几

8、何参数即可确定空心楼盖的布置：计算跨度（l1、l2，下标1表示计算方向，2表示从属方向，下同）、柱子宽度（wc1、wc2）、内梁宽度（wib1、wib2）、内梁高度（hib1、hib2）、边梁宽度（web1、web2）、边梁高度（he