双向密肋楼盖数值模拟(哈工程).doc

双向密肋楼盖ANSYS数值模拟1.引言随着我国经济建设飞跃发展，钢筋混凝土结构已在工业和民用建筑中广泛应用，并取得了良好的技术经济效果。由于建筑上对高层，大空间以及抗震等要求，近年来已发展了不少新的，技术经济效果好的结构体系。在水平结构体系上，楼板结构已改变了过去较简单的预制楼板，现浇平板或现浇梁板体系，新的楼板结构体系也正在发展中，在大空间的多层和高层建筑中，过去限于设计和施工等技术，一般只采用普通的肋形梁板结构，对能较经济合理的井字梁和密肋楼板，则很少应用,这是由于：1.井字梁和密肋楼板是高次超静定结构，特别是连续跨双向密肋楼板的设计计算很复杂。而近年来电子计算机技术发展迅猛，现已有成套的有限元计算程序可全面，正确地解决这一难题。2.模板和施工问题。双向密肋楼板的模板较复杂，不仅施工支模、拆模不便，模板消耗较大，也不经济。60年代后，国际上对双向密肋板的模板不断改进，由过去的木模板逐步发展为钢模壳、钢筋混凝土模壳、玻璃钢模壳、聚乙烯塑料模壳等，相应的支模、拆模等施工方法也甚为简便，其中玻璃钢和聚丙烯塑料模壳可多次重复使用，损耗很少，大大减少了模板消耗，达到了较高的技术经济效果。2.什么是密肋楼盖 一般情况下把肋距1.5 m的单向或双向肋形楼盖称为密肋楼盖，双向密肋楼盖由于双向共同承受荷载作用，受力性能较好，具有如下特点： 1、适用范围广-这一楼板体系适用于跨度和荷载较大的、大空间的多层和高层建筑，如商业楼、办公楼、图书馆、展览馆、教学楼、研究楼、学校、车站、候机楼等大中型公共建筑，也适用于多层工业厂房、仓库、车库等。以及地下人防工程和地下车库等工程。对大空间的单层民用和工业建筑的屋盖也是经济适用的，其适用范围是较广泛的。 2、材料省-与一般楼板体系相比，可节约钢材和混凝土30%40%。 3、造价低-可降低楼板造价1/3左右。4、质量好-与一般的平板、无梁楼板等相比，密肋楼板的刚度大、变形小、抗震性能好5、外型新颖美观-当密肋楼盖的肋距大于1.0m时，外型新颖，可满足公共建筑的美观要求，可以不吊顶，并可相应降低层高，从而可较多的节约材料和降低造价。对多层和高层建筑则更为有利。 6、施工简便，速度快-密肋模壳是定型模板，配上工具式支承系统，支模很方便，工人易于掌握，可不需专门的木模技术工人，浇灌混凝土后，不必拆除模壳，楼板施工速度较快，可以5天左右完成一层混凝土密肋楼板。7、降低层高和建筑自重-由于减少了楼板的混凝土量，楼板自重大为降低；节省了吊顶、降低了层高，建筑自重也减少较多。又由于支承楼板建筑物的梁、柱、墙和基础荷载也相应减少，这样又可减少构件截面、减少配筋，节约混凝土和钢材，降低造价。在地下人防和车库的工程中由于层高的降低，可以减少土方工作量，特别是在高地下水位的地方，可以有效降低地下水的浮力，从而达到不需要或减少抗浮措施所需工程建设成本。3.正交双向密肋楼盖的适用范围及构造要求设计中对肋距1.5 m的单向或双向肋形楼盖称为密肋楼盖，适用与中等或较大的公共建筑及人防建筑。由正交密肋梁所构成的楼盖，即无论是开间内的密肋梁还是直接于柱子相连的梁都是同一截面高度，整个楼盖为平底。双向密肋体系传递荷载是沿两个正交方向同时作用的，所以，当开间为方形时，对双向密肋体系的受力是最有利的，而随着开间的长宽比增大，这种效益就迅速消失，数据分析表明，当柱网开间的长宽比大于或等于1.5时，双向作用的意义已经微乎其微了，此时采用单向密肋、单向板梁或合理布置的主次梁体系也能取得较好的效果。因此选择双向密肋楼盖的前提条件之一就是柱网开间最好能接近方形，长宽比不大于1.35。双向密肋楼盖的最大优势就是它的经济适用跨度是平板、梁板、主次梁体系中最大的，当柱网或跨度35m时，一般可采用普通混凝土。构造设计要求1：一般要求:双向密肋楼盖中主肋梁和次肋梁的高度一般取相同。肋梁的高度h即为双向密肋楼盖结构高度。根据荷载和刚度等要求，肋梁高度h与柱网或跨度L比值，宜采用：h=L/15-L/20当荷载较大时，如活荷载q6.0KN/m2时，h宜取较大值。当柱网或跨度较大时，如L9.0m时，h宜取较大值。当柱顶周围有与梁高相等的实心板加强时，h值可略减小，但不应小于L/22。当采用预应力双向密肋楼盖时，h值可适当减小。2：板厚：为满足消防和在板上预埋强弱电管线的要求，板厚不小于70mm。3：预留孔洞：当需在板上预留孔洞时，孔洞应留设在肋间；当孔洞必需穿过肋梁时，应在孔洞处改为与肋梁等高的实心板，进行验算，并在孔洞周围加强配筋。当需要在肋梁上预留孔洞时，则仅可在肋梁的中部，孔洞直径a1/3h，h为肋梁高。4.线弹性分析方法现浇钢筋混凝土双向密肋楼盖的楼板可按四边支承的双向板计算，不考虑交叉梁变形对其内力的影响。而且由于梁肋的间距很密，板面通常只需按构造要求配筋即可。现浇钢筋混凝土双向密肋楼盖的梁可以按井字梁的方法解高次超静定求其内力和变形。除此之外，现浇钢筋混凝土密肋楼盖还可以采用拟板法计算内力和变形。众所周知，在钢筋混凝土受弯构件中，由于混凝土的抗拉强度很低，在构件临近破坏时，受拉区混凝土由于开裂退出工作。因此，可以将受拉区的混凝土挖去一部分，变矩形截面为T形截面，即可以节约材料，减轻自重，又不会降低结构的承载能力。依照同样道理，可以将现浇钢筋混凝土双向密肋楼盖看成是将受拉区一部分混凝土挖去后的实心平板，因而可以按双向板求双向密肋楼盖的内力和变形。5.模型概况已知钢筋混凝土密肋楼盖网格为66，网格长度a=1.5m(图1)；混凝土C30, ；梁截面b=250mm , h=500mm ；板厚t=100mm。图16.有限元模拟6.1模型建立单元类型采用SHELL63和BEAM188，模型四边简支，有限元模型如图2。图2 有限元模型6.2计算结果计算结果包括挠度、应力、弯矩，见图3图5。