钢筋混凝土组合整体箱式楼盖试验研究

论文摘要

本文研究的组合整体箱式楼盖是通过不断改进传统空心楼盖而研制的一种空心箱体与现浇密肋及叠合层相结合的新型大跨度楼盖。空心箱体由厂家预制生产,空心箱体的底板可以作为底模,侧板可以作为密肋的侧模,施工时只需要搭设密肋底模和现浇密肋及叠合层混凝土,这样既节省了模板又减少了现浇混凝土量,不仅降低了造价,而且还缩短了施工工期。这种方式使空心板自重轻、造价低廉、施工简单易行,适合于在大跨度、大开间建筑中推广应用。本文对组合整体箱式楼盖进行了试验研究和有限元分析,试验结果表明组合整体箱式楼盖具有良好的整体性能,还具备刚度大、承载力高等特点。本文共分六章:第一章介绍了大跨度楼盖的应用现状,并介绍了组合整体箱式楼盖的结构形式、性能、施工工艺等。第二章通过对七块小板的搭接性能试验,研究了在组合整体箱式楼盖中箱体底板连接构造措施的可行性。第三章通过对7.2m跨度组合整体箱式楼盖单向简支板带的静力加载试验,得出了试验模型的荷载一挠度曲线、裂缝分布等,表明这种楼盖底板能够充分参与受力,具有良好的整体性。第四章通过有限元软件ANSYS分析试验模型,对组合整体箱式楼盖进行了竖向荷载作用下的非线性分析,计算所得的荷载-位移曲线和试验结果吻合较好,这表明计算过程中所采用的钢筋混凝土非线性有限元分析理论是正确的,有限元分析程序是可靠的。第五章通过有限元软件ANSYS分析组合整体箱式楼盖双向简支板模型,并与同尺寸的密肋楼盖有限元模型、实心板楼盖有限元模型在内力、挠度等计算结果进行比较。证明了箱式楼盖是一种特殊的“板系”结构,同时表明组合整体箱式楼盖相对于其它楼盖形式具有良好的刚度和性能。第六章对组合整体箱式楼盖的工程应用提出可行性结论,并提出对这种楼盖下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内大跨度混凝土楼盖的研究现状
• 1.2.1 双向密肋无梁楼盖体系
• 1.2.2 无粘结预应力混凝土楼盖体系
• 1.2.3 钢筋混凝土空腹夹层板楼盖体系
• 1.2.4 现浇钢筋混凝土空心无梁楼盖体系
• 1.2.5 装配式密肋空心楼盖体系
• 1.2.6 双向预应力叠合板楼盖体系
• 1.3 国外空心楼盖的发展
• 1.4 楼盖体系的分析和计算方法
• 1.4.1 弹性理论分析方法
• 1.4.2 塑性内力重分布法
• 1.4.3 塑性极限分析方法
• 1.5 组合整体箱式楼盖体系
• 1.5.1 组合整体箱式楼盖的研究背景
• 1.5.2 组合整体箱式楼盖的研究思路
• 1.5.3 组合整体箱式楼盖的应用范围
• 1.5.4 组合整体箱式楼盖施工工艺
• 1.5.5 组合整体箱式楼盖的优点
• 1.6 本文的研究目的和主要内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 2 箱体板连接构造措施试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 加载方案
• 2.2.3 测试内容
• 2.3 试验现象及结果分析
• 2.3.1 试件的破坏形态
• 2.3.2 试件承载力发挥
• 2.3.3 荷载—挠度曲线
• 2.3.4 搭接区裂缝特征
• 2.3.5 搭接区钢筋应变情况
• 2.4 本章小结
• 3 组合整体箱式楼盖单向简支板试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试件设计及制作
• 3.3 试验加载装置及测试方法
• 3.3.1 加载装置
• 3.3.2 量测的内容及方法
• 3.3.3 加载程序
• 3.4 试验现象
• 3.5 试验结果分析
• 3.5.1 材料的性质
• 3.5.2 板的变形结果
• 3.5.3 钢筋应变情况
• 3.5.4 混凝土应变分布
• 3.6 理论计算
• 3.6.1 抗弯承载力计算
• 3.6.2 挠度计算
• 3.6.3 开裂荷载计算
• 3.7 本章小结
• 4 箱式楼盖单向简支板有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 ANSYS 模拟钢筋混凝土简介
• 4.2.1 钢筋混凝土有限元模型类别
• 4.2.2 SOLID65 混凝土单元简介
• 4.2.3 ANSYS 中对裂缝的处理
• 4.3 箱式楼盖单向板有限元分析步骤
• 4.3.1 建立实体模型
• 4.3.2 加载与求解
• 4.4 结果后处理
• 4.4.1 挠度分布情况
• 4.4.2 裂缝形态
• 4.4.3 应力分布情况
• 4.4.4 跨中截面内力分布
• 4.5 有限元结果与试验结果对比
• 4.6 本章小结
• 5 箱式楼盖双向简支板有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 双向板模型及分析方法
• 5.2.1 分析模型
• 5.2.2 分析方法
• 5.3 有限元模型的建立
• 5.4 双向板有限元计算结果及分析
• 5.4.1 受力变形分析
• 5.4.2 应力分析
• 5.4.3 裂缝分布形态
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录