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现浇钢筋混凝土楼板是工业与民用建筑中经常采用的结构构件,它使结构具有良好的整体性及抗震性能,但是在实际应用上,有一种在楼板角部上下贯通的斜裂缝较常见,由于楼板的开裂而造成的后果,对建筑物的安全性、适用性、耐久性带来了一定的危害。研究这种裂缝产生的原因以及提出预防这种裂缝出现的措施就显得十分必要。
本文首先介绍了现浇钢筋混凝土楼板的裂缝形式,分析了国内外学者对混凝土裂缝的研究现状,荷载作用引起的裂缝问题研究得多,而非荷载作用的裂缝问题研究得较少,楼板板角裂缝出现较多但研究得很少,针对实际工程中常见的现浇钢筋混凝土楼板板角斜裂缝问题,提出了主要研究内容。
通过比较非荷载因素与荷载因素产生应力的过程及板角斜裂缝的特点,确定板角斜裂缝的形成原因是非荷载因素。介绍了结构中一点的应力状态的概念,阐述了一般材料的强度理论、混凝土的强度理论和它们的适用范围,为本文的研究提供了理论基础。然后通过借鉴底板在地基上收缩产生应力的成果,推导了混凝土收缩及温度变化引起的约束边的应力公式,并结合实际工程裂缝的位置对公式进行修正。分析板角隔离体,得出板角斜边上的最大主拉应力公式。计算公式可用来求出板角处距离板端L/8区域范围较大的主拉应力,计算简便。接着应用ANSYS有限元软件,以砖混结构和剪力墙结构为例,选取标准层楼板及上下各半层墙体三维实体模型,采用Solid5三维8节点单元,把混凝土的收缩转化为当量温度,得到整块楼板的温度和收缩应力分布。应用路径通用后处理,找出最大主应力的位置和可能形成的板角斜裂缝的走向,确定楼板不利区域。与公式计算结果对比,对板角应力公式进行了验证和补充。
通过对实际工程的混凝土收缩和温差作用下引起的楼板应力分布的计算,对公式和有限元软件两种分析方法进行了详细的比较研究,为提出楼板裂缝的控制措施提供了理论依据。最后,对本文的研究工作进行了总结,提出了现浇楼板板角裂缝控制的综合措施,并对下一步的研究工作提出了设想。