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筒芯内模现浇混凝土空心楼盖内力分析及设计方法研究

李海涛  
【摘要】: 现浇混凝土空心楼盖具有结构高度小、自重轻、刚度大、施工便捷、隔声隔热保温等优势,在多高层大跨房屋建筑中应用前景广阔。目前应用中最大薄弱环节是现浇空心楼盖的内力分析,楼盖空心部分及实腹(暗梁)的不同布置方式,使其内力分布相差很大。由于试验研究的局限性,虽可以从宏观上看到板的变形特征,但难以从微观角度了解空心板内部应力应变分布状况。板的细部构造设计缺少研究依据,空心楼盖的设计理论尚不完善。采用细密划分的有限单元体,把空心楼盖作为一个空间体模型,进行仿真分析,可以最接近实际地反映出现浇空心楼盖的受力变形特征。本文采用通用有限元软件ANSYS对空心楼盖整体受力性能进行仿真分析,并把结果和PKPM设计软件的分析结果进行了比较。 本文首先对理想支承单区格实心楼盖和典型布筒空心楼盖,采用相同的单元类型和网格划分方案进行三维实体有限元分析;将计算结果与其经典解对比,验证了该划分方法的准确性,为后续确定有限元分析的单元类型和网格划分方案提供了依据。通过对比对边简支现浇混凝土空心楼盖的两种情形应力、挠度,证明了空心楼盖在孔向、径向两个方向的截面应力和抗弯刚度存在差异,径向截面的抗弯刚度可取孔向截面抗弯刚度的0.97倍。 根据上述有限元分析方案,分别对柱支承现浇混凝土空心楼盖和实心楼盖进行有限元计算,考察空心对内力及变形的影响以及空心楼盖的基本性状,证明了其受力和挠度分布与实心楼盖整体上相似,但细节上有一定差别。将ANSYS有限元软件计算的结果和对比实心楼盖在PKPM(SATWE)中计算的结果对比分析,提出按照现有设计软件PKPM(SATWE)的计算结果进行修正的建议,并给出了相应的调整系数,供设计人员参考。提出了筒芯内模空心楼盖各区格柱上板带、跨中板带总弯矩占区格总弯矩的比率系数,柱上板带、跨中板带支座负弯矩、跨中正弯矩占跨中板带总弯矩的比率系数;给出筒芯内模空心楼盖计算经验系数的建议,列出了各区格分配系数表。


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