混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖刚度研究

针对目前混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖刚度和变形计算存在较大误差的问题,对混凝土双向密肋现浇空心楼盖单元、混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖单元及无顶板和底板的混凝土肋梁单元进行了静载试验研究。试验结果表明,混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖单元的顶板及侧板与现浇混凝土密肋梁粘结良好,预制顶板和底板对试验单元的刚度有明显的贡献,装配整体式单元的受力性能与现浇单元相似。根据试验数据及有限元模拟结果验证了装配整体式单元顶板剪力滞后效应的存在,在此基础上提出了考虑预制顶板和底板作用的楼盖截面刚度计算方法。从双向密肋楼盖的计算方法--查表法和交叉梁法出发,对混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖的弹性刚度及支座边界条件进行修正,提出更为精确合理的刚度和变形计算方法。用本文提出的计算方法对已有的足尺楼盖试件进行计算,得出的计算结果与试验结果吻合良好。     

混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖挠度计算方法的试验研究与有限元分析

为解决现浇混凝土空心楼盖存在的问题,提出由预制钢筋混凝土空心箱体与现浇钢筋混凝土密肋组合而成的新型楼盖形式。对预制空心箱体进行设计,测定其盖板、底板承载力;进行了一个9m×9m角点支承混凝土双向密肋装配整体式空心楼盖的足尺模型试验,得到其荷载-挠度曲线;通过分析预制空心箱体与密肋共同工作的楼盖刚度,提出了楼盖跨中最大挠度计算公式。采用有限元程序ANSYS9.0进行了楼盖模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好;通过数值计算,研究了以试验楼盖尺寸为基准的混凝土双向密肋空心楼盖模型、实心平板无梁楼盖模型、去掉空心箱体底板的密肋楼盖模型以及去掉空心箱体底板与盖板交叉梁楼盖模型的楼盖挠度等值线分布规律,为深入开展该新型楼盖结构性能的研究提供了依据。     

混凝土密肋空心楼盖试验研究

对由现浇密肋梁和预制混凝土空心箱体组合而成的WFB混凝土密肋空心楼盖进行了分析。针对这种新型结构形式的抗弯刚度,进行了9 m×9 m的足尺模型静水加载试验;并通过有限元软件ANSYS分析了计入全部空心箱体刚度和不考虑空心箱体刚度的两种有限元模型。基于试验得到的荷载-挠度曲线和计入全部空心箱体刚度的有限元模型得到的荷载-挠度曲线吻合这一结果,得出了WFB混凝土密肋空心楼盖抗弯刚度的计算方法;并提出了WFB混凝土密肋空心楼盖的两种设计方法以及其挠度的近似计算方法。     

薄壁箱体楼盖与密肋楼盖有限元对比分析

高强薄壁箱体楼盖是一种与密肋楼盖在结构上很相似的新型空心楼盖,为研究这两种楼盖结构受力性能的异同,进行了这两种楼盖的有限元对比分析,研究表明,薄壁箱体楼盖的刚度比密肋楼盖大,薄壁箱体楼盖的弹性内力比密肋楼盖的弹性内力小,且薄壁箱体楼盖的极限承载力也比密肋楼盖大,证明了这种新型空心楼盖的优越性。     

装配整体式双向密肋空心板疲劳性能分析

在总结归纳已有结构板疲劳试验的基础上,对装配整体式双向密肋空心板的正截面疲劳性能进行了理论分析,提出了装配整体式双向密肋空心板正截面弯曲疲劳强度计算及验算公式,并通过肋梁下部钢筋疲劳应力幅计算值、实测值及规范限值来验证公式的可行性。计算了基于跨中挠度反算法的疲劳刚度,并与试验数据进行对比,分析了板件疲劳后刚度退化规律。通过对预制底板钢筋的疲劳应力幅值计算及验算结果分析,提出了多项设计加强措施。通过基于刚度退化的疲劳损伤定义,选取了符合刚度退化规律的函数形式,得到了可用于计算板件刚度退化程度的公式,给出了板件疲劳后刚度计算以及疲劳性能预测方法。结果表明:当板件疲劳后刚度退化到弹性刚度的20%时,板件即达到疲劳寿命,进入疲劳破坏阶段;当装配整体式双向密肋空心板用于需要考虑疲劳荷载作用结构时,可以保证该新型空心板结构整体疲劳性能;所得结论为该新型板在立体停车场、工业厂房楼板以及大跨组合桥面板等结构中的应用提供可靠依据。     

钢筋混凝土蜂巢芯空心楼盖的有限元分析

建立与试验相同尺寸的有限元模型,模拟在弹性阶段受力,将得到的有限元计算结果与试验结果进行比较,并建立了实心板、密肋板的有限元模型,进行对比得出结论:蜂巢芯空心楼盖与密肋楼盖相比,在自重增加很小的情况下,挠度降低很多,说明这种结构形式具有较好的刚度。蜂巢芯空心楼盖与实心楼盖相比,在挠度增长不多的情况下,自重大幅度下降,可以大大节约混凝土的用量。因此这种结构形式在工程中应用的前景极为广阔。     

高强钢筋密肋梁混凝土楼盖的面内刚度试验研究

对一种新型高强钢筋密肋梁混凝土楼盖的面内刚度进行了试验研究,分析了新型密肋梁楼盖在各个水平荷载作用下对水平力分配,同时分析新型密肋梁楼盖的变形能力。通过试验,验证楼盖刚度面内刚度无限大的假定,高强钢筋对楼盖的面内刚度影响有限,并给出了相应建议,可为新型密肋梁楼盖体系的设计和应用提供参考。     

装配箱密肋空心楼盖在学校工程中的施工探析

装配箱密肋空心楼盖施工工艺可通过预制箱体与密肋梁相组合的形式,达到增大楼层净高,提高整体刚度的效果。结合福州市某学校工程,对装配箱密肋空心楼盖的受力进行了分析,并详细阐述了装配箱密肋空心楼盖的施工技术及施工管理要点,以期为今后的装配箱密肋空心楼盖工程提供宝贵的施工经验。     

混凝土密肋梁空心楼盖的试验研究与分析

介绍混凝土密肋梁空心楼盖的特点和组成,对楼盖的静力加载试验得出的试验数据进行整理和分析,获得试验试件的结构性能,得到楼盖竖向整体位移呈碗形,跨中处的竖向位移及裂缝的发展,并通过破坏试验得出空心楼盖的极限承载力,验证正常荷载作用下混凝土密肋梁空心楼盖具有良好的整体性,通过ABAQUS软件建立有限元分析模型进行非线性分析的结果与整理后的试验数据进行对比,总结密肋梁空心楼盖具有承载力大,整体刚度好的特点。     

新型预制密肋楼盖连接技术研究

预制密肋楼盖是采用工厂分块预制、现场拼接后浇方式进行施工的一种装配整体式楼盖体系,该体系可解决传统密肋楼盖体系存在的现场钢筋绑扎工作量大、施工效率低等问题。预制密肋楼盖体系关键技术在于解决预制块之间连接节点安全性与可靠性问题。提出一种U形组合封闭钢筋节点连接构造,通过试验和有限元研究,将其与现浇试件进行对比分析。研究结果表明,有限元分析结果与试验结果基本一致;预制密肋楼盖底部混凝土开裂荷载和底部受拉钢筋屈服荷载均略高于现浇试件,在实际工程中可采用该新型预制密肋楼盖体系连接节点进行设计与施工。     

新型T形肋预应力混凝土叠合板抗弯性能试验研究

为研究腹板高度、翼缘厚度和钢筋支架间距对一种新型T形肋预应力混凝土叠合板的抗弯性能影响,对8块叠合板抗弯性能进行试验。对比分析了新型叠合板的抗弯刚度、抗弯承载力和破坏特征。研究结果表明:腹板高度、翼缘厚度对新型叠合板的抗弯性能影响较大,而钢筋支架间距的影响相对较小。试验结果与JGJ/T 258—2011《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》叠合板计算结果吻合较好。     

钢-混凝土组合扁梁受弯性能理论分析与试验

钢-混凝土组合扁梁楼盖以其楼盖结构高度小、防火性能好、下表面平整观感好、便于管线铺设以及在经济跨度范围内梁高更小的优势,在国外(特别是英国和北欧地区)得到了较广泛的应用。实际工程中,钢-混凝土组合扁梁楼盖应用较多的是SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板,用于住宅建筑时,存在以下不足:1)钢梁下翼缘外露,需要进行防腐防火保护;2)深肋压型钢板组合扁梁下翼缘不平整需做吊顶,增加了成本和结构高度;3)SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板均为单向板,导致楼盖厚度较大,且楼盖高度难以进一步降低等,制约了钢-混凝土组合扁梁楼盖在实际工程中的应用。为此,提出了预制叠合密肋楼板和预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖的概念,预制叠合密肋楼板由预制带肋底板和现浇层组成,可实现双向传力。由于该新型预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖区别于传统的SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合扁梁楼盖,为研究该新型组合扁梁楼盖预制叠合密肋楼板与钢梁协同工作性能及其设计方法,结合某高层钢结构住宅示范工程的设计,对该新型钢-混凝土组合扁梁的受弯性能进行了理论分析与试验研究。设计制作了2个预制叠合密肋楼板组合扁梁试验试件,主要变化参数为钢梁腹板开孔形式和剪力键设置方式。钢梁采用焊接不等翼缘钢梁,楼板采用预制叠合密肋楼板,预制板均不出筋。钢材牌号为Q345B,楼板混凝土强度等级为C35,钢筋为HRB400级。试件计算长度为3 800 mm,几何长度为4 000 mm。通过试验研究该新型钢-混凝土组合扁梁的承载能力、延性、变形性能、裂缝开展、应力及应变发展情况等。在试验研究的基础上,提出了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算简化假定,并基于破坏强度理论推导了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算公式。通过理论分析和试验研究得到以下结论:1)预制叠合密肋楼板组合扁梁具有优良的承载能力和延性性能。试件挠跨比达到1/32时,试件承载力仍未有明显下降,试件呈延性破坏特征。2)在钢梁下翼缘边缘和受拉钢筋屈服时,试件达到屈服承载力;在钢梁全截面屈服、受拉和受压钢筋屈服、受压区混凝土压溃时,试件达到极限承载力。在峰值荷载之前,混凝土和钢梁截面应变分布近似呈线性分布,可以采用平截面假定。3)基于破坏强度理论提出的预制叠合密肋楼板组合扁梁的抗弯承载力计算公式,与试验结果吻合良好,且偏于安全。     

现浇混凝土密肋空心楼盖探讨

现浇混凝土密肋空心楼盖具有刚度大、自重轻、抗裂性好、隔声效果好等优点。给出了拟板法计算此楼盖的要点,并以某楼板为例,分别采用现浇混凝土密肋空心楼盖与普通双向楼盖,对比分析了其经济技术指标。结果表明,现浇混凝土密肋空心楼盖,施工方便、经济合理,是一种优良的楼盖体系,在实际工程中值得采用。     

织物增强混凝土叠合单向板肋梁楼盖抗弯性能试验研究

提出采用冲孔不锈钢钢板网叠弯成型固定高性能混合编织纤维网,由细骨料高强混凝土预制成模板,形成织物网、钢板网联合TRC增强混凝土形成永久性模板,与现浇钢筋混凝土组合成叠合结构。设计制作了1块V形永久性模板与现浇混凝土叠合单向肋梁楼盖以及1块对比肋梁楼盖,对其进行抗弯承载力试验研究。首先,V形永久性模板中掺入的聚丙烯纤维有效抑制了弹性受力阶段表面裂缝的开展;其次,在叠合单向板肋梁楼盖抗弯试验研究中,黏结面无滑移现象,整体工作性能较好。经强度、变形验算,其理论值与试验实测值比较吻合,在使用荷载下叠合肋梁楼盖的挠度限值满足规范要求。     

大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验

进行了4根大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验,对其主要受力过程、开裂荷载、破坏特征及抗剪承载力进行了对比分析。结果表明:试验密肋薄腹梁的主要受力过程及破坏特征与普通有腹筋梁相似;有预制底板的试件开裂荷载和极限荷载比无预制底板的试件大,预制底板的存在还提高了试件的抗弯刚度和整体工作性能;通过分析4根试件抗剪承载力试验结果及破坏特征可知,受剪箍筋能否得到充分利用,在很大程度上取决于主斜裂缝的位置及倾角等因素;通过承载力的试验值与各主要规范计算值进行对比可知,由于各规范考虑因素及侧重程度不同,抗剪承载力计算值相差较大,中国规范和德国规范计算值与试验值比值最小,美国规范和英国规范比值最大。     

钢筋混凝土蜂巢芯楼盖与密肋楼盖试验对比研究

进行了大比例尺蜂巢芯楼盖与密肋楼盖的模型试验对比研究。分别制作了尺寸、支承条件、混凝土强度等级及配筋都完全相同的两种楼盖试验模型,进行破坏性加载试验。研究表明,加载过程中蜂巢芯内模与混凝土粘结良好、楼盖整体性良好,内模的存在也在一定程度上改善了楼盖的受力性能,使蜂巢芯楼盖的刚度比密肋楼盖的大,且弹性阶段的内力比密肋楼盖的小,极限承载力也比密肋楼盖的大,证明其受力性能优越。由于蜂巢芯楼盖施工简便,其在工程中有广阔的应用前景。     

加劲肋空心管现浇钢筋混凝土无梁楼盖受力性能试验研究

加劲肋空心管现浇钢筋混凝土无梁楼盖是一种新型的空心无梁楼盖体系。为了了解这种楼盖体系的受力性能,开展四边简支楼盖模型试验。试验表明,这种楼盖体系具有承载力高、刚度大、延性好的受力性能。根据试验现象,提出将加劲肋空心管无梁楼盖比拟成正交异性薄板的理论分析方法,根据理论计算结果与试验实测结果的对比,表明该方法是正确合理的,计算结果与试验结果吻合良好。     

新型复合墙体弹性抗侧刚度计算分析

本文结合课题组前期的研究成果,就一种新型结构的主要受力构件———密肋复合墙体的弹性抗侧刚度提出两种计算方法:面积等效法和复合材料法;同时,本文给出了墙体复合材料等效弹性板计算模型。理论分析与试验对比表明:一次面积等效法严格遵从抗弯等效原理,但等效后的墙体截面形状比较复杂,不适用于工程设计计算;二次面积等效法的计算过程相对简单,但等效后所得砌块矩形截面板的抗弯刚度并不等于密肋复合墙体的抗弯刚度,只是简单地按面积等效,缺乏理论依据;由双向纤维单层复合材料模型推导的墙体弹性抗侧刚度计算值与实测值吻合较好,说明该模型具有一定的理论依据和实用价值,可以满足实际工程计算需要。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

不同箱体形式混凝土密肋空心楼盖受力性能试验

为研究箱体形式对混凝土密肋空心楼盖受力性能的影响,设计制作了1块全现浇空心楼盖板带试件、1块明箱空心楼盖板带试件、1块暗箱空心楼盖板带试件,对3个试件进行静力试验,得到了各试件的破坏形态、荷载 钢筋应变曲线、荷载 混凝土应变曲线、荷载 跨中位移曲线,并对各试件开裂弯矩、极限弯矩进行对比分析。结果表明:预制混凝土箱体与现浇肋梁协同受力性能良好,全现浇板带试件与装配整体式板带试件刚度基本一致;由于现浇肋梁与预制混凝土箱体新旧混凝土结合面相对薄弱,以及板底钢筋不连续,明箱、暗箱空心楼盖板带的开裂弯矩和极限弯矩均低于全现浇空心楼盖板带;各试件开裂弯矩和极限弯矩的计算值与试验值吻合较好。