分布式连接全装配RC楼盖横板向抗弯刚度与竖向受力性能研究

来源 :河南工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:Agoni_iAy
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楼盖是房屋建筑中的水平承重结构体系,楼盖的刚度与竖向承载力直接影响建筑结构的整体性能。楼盖的自重占结构总质量的一半左右,造价占结构整体造价的20%-30%,因此在结构设计值的要求下,选择承载力高、刚度大、自重小、造价低的楼盖可以满足建筑结构的经济性。目前广泛应用的现浇钢筋混凝土楼盖和有后浇层的叠合板楼盖有整体性好、结构刚度大的优点,但是都存在现场湿作业,不利于环境节能减排,不满足现代建筑技术的发展。课题组提出的分布式连接全装配RC楼盖由预制楼盖与预埋连接件组成,性能方面结构刚度良好,弹性阶段承载力与现浇楼盖相当,极限状态承载力高于现浇楼盖;结构方面不存在叠合层,有效降低结构高度,减轻楼盖自重,减少楼盖造价比重,同时施工简便,不存在现场浇筑混凝土,减少二氧化碳的排放,有利于节能减排。分布式连接全装配RC楼盖横板向与顺板向组成材料相同,但构造形式不同,横板向由于板缝的存在削弱结构刚度,连接件又增加结构刚度,横板向与顺板向刚度不一致,所以DCNPD属于正交各向异性薄板。计算两个方向的抗弯刚度,尤其是横板向的抗弯刚度,是本文的重点和难点。为了确定分布式连接全装配RC楼盖的竖向承载能力,本文采用有限元模拟与理论研究相结合分析对比的方法,研究了横板向抗弯刚度的计算方法和楼盖竖向承载力的计算方法。主要内容如下:(1)研究了分布式连接全装配RC楼盖横板向抗弯刚度计算方法,进行横板向刚度的数值模拟。基于楼盖横板向弯曲变形特征,作出预制板扭转和板缝张开的假定,建立横板向抗弯刚度简化计算模型,推导横板向等效抗弯刚度计算公式;确立了DCNPD数值分析方法,并与试验进行对比分析,验证了数值分析方法的可行性;建立横板向数值分析模型,数值模拟与理论值进行对比,横板向抗弯刚度在弹性阶段吻合良好,验证计算公式的准确性;根据横板向数值分析模型,研究内部构造中板缝连接件和混凝土的应力应变变化,揭示横板向受力机理。研究发现板缝的存在会降低横板向刚度,连接件会提高横板向刚度,而板缝数对楼盖横板向的影响更为显著。(2)进行了分布式连接全装配RC楼盖竖向承载力数值模拟。建立整体楼盖数值分析模型,根据楼盖竖向受力性能试验,将模拟值与试验值对比,验证数值建模方法的准确性。根据楼盖数值分析模型,分析整体楼盖连接件与混凝土应力应变,揭示整体楼盖竖向受力特征。研究发现在弹性阶段DCNPD的竖向承载力略小于现浇楼盖,但远大于无连接件的装配式楼盖,说明分布式连接件有效提高了横板向的连续性,对提高楼盖竖向承载力和刚度的作用明显。(3)研究了分布式连接全装配RC楼盖竖向承载力计算方法。根据正交各向异性小挠度薄板的弯曲微分方程,推导四边简支约束下板中心点挠度与弯矩值的解析解,带入DCNPD两个方向的刚度,求得准确的楼盖挠度值。将横板向抗弯刚度计算公式带入,得出楼盖挠度值,将理论值与试验值模拟值进行对比,验证理论计算的准确性。根据DCNPD竖向承载力计算方法进行连接件个数与板缝个数的敏感性参数分析,研究发现预制板的宽度对整体楼盖的承载能力影响最大,当预制板的宽度在合理范围内,连接件的个数增加可以适当提高楼盖承载力。本文关于分布式连接全装配RC楼盖横板向抗弯刚度计算方法、竖向承载力计算方法与数值建模方法,对楼盖竖向受力性能分析有重要意义,研究成果可为分布式连接全装配RC楼盖的工程应用与建筑设计提供参考。
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