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建筑物的楼板是结构体系中重要的受力构件类型之一。在一个建筑物中,混凝土楼盖的造价约占土建总造价的20%~30%;在钢筋混凝土高层建筑中,混凝土楼盖的自重约占总自重的50%~60%,因此降低楼盖的自重及其造价对整个建筑物来说是很重要的。本文研究的装配整体式叠合圆孔板是结合应用了预应力技术和圆孔板的叠合结构。它是采用先张法工艺生产的预应力圆孔板作为底板,通过二次浇筑叠合层,构成装配整体式楼板结构体系。这种结构体系具有跨度大、自重轻、施工方便、适应性强等特点,是极具潜力的一种楼板结构形式。
本文首先主要对这种装配整体式叠合圆孔板横向拼接节点在平面内的水平荷载下的弹塑性阶段的受力性能进行数值模拟理论的研究,通过对叠合板的叠合层内钢筋网片的配筋率的改变、加强粗钢筋的使用等分析节点的受力性能,并且和现浇板的极限荷载、极限位移等进行对比,得出几种效果好的构造措施。
然后从上面的构造措施中优选出其中的最理想的一种,分析在这种构造措施下的圆孔板在竖向荷载下的受力性能。本试验制订并详细设计了装配整体式叠合圆孔板结构分析与模拟试验方案,采用现行国家标准并参考国外标准进行数值计算分析研究。为保证本试验理论结果的可信性,先前采用了国外的一个试验的数据用有限元软件对其构件进行了模拟,将得出的模拟数值计算分析结果与其试验结果做对比。
数值计算分析采用大型通用有限元软件ANSYS建立了装配整体式预应力空心楼板的有限元模型。结果表明:叠合层中的厚度、配筋率和粗钢筋三种参数的变化对叠合板的结构性能有影响。其中叠合层的厚度和配筋率跟结构的延性系数呈正比,叠合层中不同的加强筋的间距对应的延性系数不同,通过为间距150mm、600mm、750mm、1350mm的构件绘制曲线得出:600mm的加强筋间距得到的延性系数最好。对于整体结构,通过两榀框架的对比分析,装配整体式结构在正常使用荷载条件下的竖向荷载条件下承载性能和现浇结构相差不多,前者的开裂荷载要大一些,在开裂荷载下的挠度跟现浇结构相当。说明在正常使用荷载下装配整体式结构还是展现出很好的结构性能的,但是现浇结构的极限承载力和最终挠度都要比装配整体式结构大。