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摘要：本文通过通用有限元分析软件ANSYS，对现浇混凝土空心楼盖的受力特性进行分析，主要从受力的差异、应力分布特点、受力分布规律等方面进行研究。根据本文的研究结果显示，现浇混凝土空心楼盖的柱边裂缝穿过空心体的数量与柱端抗冲切承载力有很大的关系，从而为该结构的设计提供理论依据。
关键词：空心楼盖；现浇混凝土；受力分析
中图分类号： TS653.92+3 文献标识码： A 文章编号：
现浇混凝土空心楼盖结构是经过现场混凝土浇筑以后，在楼板中形成空腔的楼盖结构，根据工程实践，该结构的受力与实心楼盖的受力特性相似，并且在转换层及大跨度楼盖等复杂结构中更为适用。对该结构的变形及受力等性能的分析，主要通过通用有限元分析软件ANSYS进行分析，对其内力的分布规律、分布特点进行研究。
1、现浇空心楼盖与实心板的受力差异
通过计算，对两种楼盖的受力差异进行计算。采用柱支撑两跨连续板式楼盖，柱界面尺寸为0.6×0.6m，柱网尺寸10×10m，板厚0.4m。分別对薄壁筒芯板、薄壁箱体板及实心板三种楼盖结构进行比较，为了方便分析，对各板面均附加10kPa荷载，不计板重。采用通用有限元分析软件ANSYS对这几种结构进行分析，为便于计算，结构考虑对称性，只对右上四分之一部分第一跨进行计算。根据三种楼盖结构的应力分布，可以计算出其受力的共同点，即因为板的跨度比较大，应力值都集中在柱端，柱周围形成了环状内力集中区；板跨中区域，应力均匀分布。和同等厚度的实心板楼盖相比，空心板楼盖的应力分布特点主要有：第一，空心板柱端及跨中区域应力分布差别比较大，实心板则变化平缓。第二，因为存在空心体，其应力明显向四周实心体集中，实心板区的应力比空心板区的应力要大的多。第三，空心板底跨中区域的正应力比较小，分布均匀。通过以上分析，对于空心楼盖而言，薄壁箱体板表现出的特点要比筒芯板更显著。
2、现浇混凝土空心楼盖内力分布
通过对上文中的三种楼盖的应力进行计算，可以得到图1竖向位移等值线分布：
A、实心板 B、薄壁箱体板C、薄壁筒芯板
图1竖向位移等值线分布（mm）
从图1中可以看出在支座附近，三种楼盖的位移变化都不大，与板跨越近，位移越大。在跨中地区各板的挠度出现，实心板、薄壁箱体板、薄壁筒芯板的最大挠度分别是1.542mm、1.088mm、1.691mm。从这些数据就可以知道，因为存在空心体，空心板的跨中挠度相对比较小，因此可以说明空心的变形主要是由其内力引起的。通过以上分析，三种楼盖的内力分布规律为：
薄壁空心板：与实心板分布规律类似，说明现浇空心板结构的空心板区和实心板区的刚度存在差异，总体上还是表现出板的变形与受力特征。
薄壁筒芯板：两个方向的抗剪、抗弯刚度都不相同。横筒的挠度大于顺筒的挠度，横向与顺向截面相等，主要原因是实心板带参与抗弯工作的板的抗弯刚度不同，分别由空心板和实心密肋板参与工作。
现浇空心板：其负弯矩变化幅度比较大。主要是因为框架梁变形导致的，这种特性在任何梁中都会存在。
3、现浇混凝土空心楼盖柱端抗冲切特性
通过对现浇空心楼盖的柱端抗冲切承载力特性进行分析，在结构设计时进行参考。以上文中对实心板与薄壁空心板的受力计算为例，去中柱端八分之一对称结构，用有限元软件ANSYS对其抗冲切能力进行模拟。为权衡计算时间与计算精度的矛盾，用以下材料模型和单元类型进行模拟：首先，采用SOLID65混凝土实体单元，在混凝土单元中弥散钢筋作为整体单元模型。其次，选择VON-MISES多线性随动塑性材料模型。则混凝土应力-应变曲线的简化计算，如图9及式（1）所示：
图2 关系图3关系
（1）
上式中：；；。第三，混凝土的抗拉强度为：。第四，混凝土泊松比采用平均值。第五，钢筋采用双线性等向强化应力-应变曲线，如图3所示。
通过对实心板和空心板冲切破坏裂缝的分布可以知道：首先，因为空心体的存在，空心板开裂分布分散，比实心板更宽，并向周边实心板扩散。其次，就冲切破坏环距来看，空心板比实心板更远。第三，在同等荷载下，空心板结构更容易破坏，且程度更严重，与同等厚度的实心板相比，其抗冲切能力较低。由裂缝分布特性可以看出，空心板的柱边裂缝穿过空心体的数量与空心板的抗冲切承载力有直接的关系。
4、工程应用
本人参与设计的天津某大型公建项目中，地下车库广泛应用了空心楼盖结构，8.4m柱距的情况下，取楼板厚度380mm，空心管250mm，暗梁宽度800mm按照《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》进行等待框架梁设计，其中计算截面宽度取4.2m，，考虑暗梁的宽度，并考虑设置空心管后对楼板刚度的影响，经过计算，确定等代框架梁的截面高度为359mm。通过合理利用空心楼盖的受力特性，发挥其自重小，留给建筑净高大的优点，取得了良好的效果。
结束语
本文主要针对现浇混凝土空心楼盖的受力特性进行分析，以期能提供给楼盖设计实用的理论基础。在今后的设计中，对不同截面类型、不同材料、不同特性的空心楼盖结构进行优化设计。
参考文献
[1]崔家福.浅谈现浇混凝土空心楼盖施工技术[J].科学与财富,2012 (6).
[2]魏书华,崔国良,王晓君.现浇混凝土空心楼盖体系受弯研究[J]河北工业科技,2012(1).
[3]陈习,范幸义.基于ANSYS的现浇混凝土空心楼盖弯矩分析[J].中国科技纵横,2012(9).
[4]谭磊,刘锡军,祝明桥.现浇混凝土空心楼盖几何参数对受力性能影响的分析[J]湖南科技大学学报(自然科学版) ,2008 (2).
关键词：空心楼盖；现浇混凝土；受力分析
中图分类号： TS653.92+3 文献标识码： A 文章编号：
现浇混凝土空心楼盖结构是经过现场混凝土浇筑以后，在楼板中形成空腔的楼盖结构，根据工程实践，该结构的受力与实心楼盖的受力特性相似，并且在转换层及大跨度楼盖等复杂结构中更为适用。对该结构的变形及受力等性能的分析，主要通过通用有限元分析软件ANSYS进行分析，对其内力的分布规律、分布特点进行研究。
1、现浇空心楼盖与实心板的受力差异
通过计算，对两种楼盖的受力差异进行计算。采用柱支撑两跨连续板式楼盖，柱界面尺寸为0.6×0.6m，柱网尺寸10×10m，板厚0.4m。分別对薄壁筒芯板、薄壁箱体板及实心板三种楼盖结构进行比较，为了方便分析，对各板面均附加10kPa荷载，不计板重。采用通用有限元分析软件ANSYS对这几种结构进行分析，为便于计算，结构考虑对称性，只对右上四分之一部分第一跨进行计算。根据三种楼盖结构的应力分布，可以计算出其受力的共同点，即因为板的跨度比较大，应力值都集中在柱端，柱周围形成了环状内力集中区；板跨中区域，应力均匀分布。和同等厚度的实心板楼盖相比，空心板楼盖的应力分布特点主要有：第一，空心板柱端及跨中区域应力分布差别比较大，实心板则变化平缓。第二，因为存在空心体，其应力明显向四周实心体集中，实心板区的应力比空心板区的应力要大的多。第三，空心板底跨中区域的正应力比较小，分布均匀。通过以上分析，对于空心楼盖而言，薄壁箱体板表现出的特点要比筒芯板更显著。
2、现浇混凝土空心楼盖内力分布
通过对上文中的三种楼盖的应力进行计算，可以得到图1竖向位移等值线分布：
A、实心板 B、薄壁箱体板C、薄壁筒芯板
图1竖向位移等值线分布（mm）
从图1中可以看出在支座附近，三种楼盖的位移变化都不大，与板跨越近，位移越大。在跨中地区各板的挠度出现，实心板、薄壁箱体板、薄壁筒芯板的最大挠度分别是1.542mm、1.088mm、1.691mm。从这些数据就可以知道，因为存在空心体，空心板的跨中挠度相对比较小，因此可以说明空心的变形主要是由其内力引起的。通过以上分析，三种楼盖的内力分布规律为：
薄壁空心板：与实心板分布规律类似，说明现浇空心板结构的空心板区和实心板区的刚度存在差异，总体上还是表现出板的变形与受力特征。
薄壁筒芯板：两个方向的抗剪、抗弯刚度都不相同。横筒的挠度大于顺筒的挠度，横向与顺向截面相等，主要原因是实心板带参与抗弯工作的板的抗弯刚度不同，分别由空心板和实心密肋板参与工作。
现浇空心板：其负弯矩变化幅度比较大。主要是因为框架梁变形导致的，这种特性在任何梁中都会存在。
3、现浇混凝土空心楼盖柱端抗冲切特性
通过对现浇空心楼盖的柱端抗冲切承载力特性进行分析，在结构设计时进行参考。以上文中对实心板与薄壁空心板的受力计算为例，去中柱端八分之一对称结构，用有限元软件ANSYS对其抗冲切能力进行模拟。为权衡计算时间与计算精度的矛盾，用以下材料模型和单元类型进行模拟：首先，采用SOLID65混凝土实体单元，在混凝土单元中弥散钢筋作为整体单元模型。其次，选择VON-MISES多线性随动塑性材料模型。则混凝土应力-应变曲线的简化计算，如图9及式（1）所示：
图2 关系图3关系
（1）
上式中：；；。第三，混凝土的抗拉强度为：。第四，混凝土泊松比采用平均值。第五，钢筋采用双线性等向强化应力-应变曲线，如图3所示。
通过对实心板和空心板冲切破坏裂缝的分布可以知道：首先，因为空心体的存在，空心板开裂分布分散，比实心板更宽，并向周边实心板扩散。其次，就冲切破坏环距来看，空心板比实心板更远。第三，在同等荷载下，空心板结构更容易破坏，且程度更严重，与同等厚度的实心板相比，其抗冲切能力较低。由裂缝分布特性可以看出，空心板的柱边裂缝穿过空心体的数量与空心板的抗冲切承载力有直接的关系。
4、工程应用
本人参与设计的天津某大型公建项目中，地下车库广泛应用了空心楼盖结构，8.4m柱距的情况下，取楼板厚度380mm，空心管250mm，暗梁宽度800mm按照《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》进行等待框架梁设计，其中计算截面宽度取4.2m，，考虑暗梁的宽度，并考虑设置空心管后对楼板刚度的影响，经过计算，确定等代框架梁的截面高度为359mm。通过合理利用空心楼盖的受力特性，发挥其自重小，留给建筑净高大的优点，取得了良好的效果。
结束语
本文主要针对现浇混凝土空心楼盖的受力特性进行分析，以期能提供给楼盖设计实用的理论基础。在今后的设计中，对不同截面类型、不同材料、不同特性的空心楼盖结构进行优化设计。
参考文献
[1]崔家福.浅谈现浇混凝土空心楼盖施工技术[J].科学与财富,2012 (6).
[2]魏书华,崔国良,王晓君.现浇混凝土空心楼盖体系受弯研究[J]河北工业科技,2012(1).
[3]陈习,范幸义.基于ANSYS的现浇混凝土空心楼盖弯矩分析[J].中国科技纵横,2012(9).
[4]谭磊,刘锡军,祝明桥.现浇混凝土空心楼盖几何参数对受力性能影响的分析[J]湖南科技大学学报(自然科学版) ,2008 (2).