交叉梁法在现浇混凝土空腹楼盖结构分析中的应用

1、第6卷第6期2009年12月铁道科学与工程学报JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERINGVol16No16Dec.2009交叉梁法在现浇混凝土空腹楼盖结构分析中的应用黄健光(湖南省第四工程有限公司,湖南长沙410119)摘要:现浇混凝土空腹楼盖是在楼板内按照一定的规则布置一定数量的薄壁箱体形成网格状的空腔,以得到较低的结构自重和较高承载力的组合结构体系。这种楼盖空隙率大,施工方便、快捷,特别适用于大柱网、重荷载的楼盖结构体系中。本文在真型试验的基础上研究其受力分析,并提出了一些处理建议。关键词:薄壁箱体;线弹性分析法;拟交叉梁法;薄壁效应;抗浮措施中图分类号:U

2、416.1文献标志码:A文章编号:1672-7029(2009)06-0064-03Cast-in-siteconcretehollowfloorstructureapplicationbaseonamsmethodHUANGJian-(No.4of410119,China)Abstract:Cast-in-flsystemisdefinedasslabwhichisarrangedwithcertaina2mountboxes.thestructuresystemofbearingcapacityishighandthestructuregrivatyislight.Thiskindhave

3、somecharacteristicssuchashighhollowratioandconvenientconstruction.ysiswasstudied,andsomemeasureswereproposed.Keywords:thinwallbox;linearelasticanalysis;analoguecrossbeammethod;membraneeffect;anti-floatingItisusedinsteelstructurewithlargepillarnetandheavyload.Baseonthemodelexperiment,themechanicalana

4、l21薄壁箱体现浇混凝土空腹楼盖结构由顶板、底板及中间层交叉梁系形成的空腔,具有节约材料、减轻自重的作用。图1所示为薄壁箱体楼盖的截面布置图。薄壁箱体现浇混凝土空腹楼盖在我国是近几年来发展起来的一种新型楼盖结构体系,其技术特点与预应力空心板楼盖体系、普通的无梁楼盖体系、密肋楼盖体系相比,具有明显的优势:孔网空隙率大,一般孔洞孔隙率可达到50%70%,使楼盖自重更低,对结构的抗震有利,同时,材料的利用效率更高,从而有效节省混凝土及钢筋用量。2个方向受力性质相同,可明确为双向受力结构,并且可以通过调节两方向肋梁截面宽度和调整两方向的刚度比,使之适应不同长宽比板的受力要求,具有较大的使用灵活性。该结

5、构体系与密肋楼盖相比,由于多了底板,整体的刚度增大,对受力更为有利。通过顶1-2图1薄壁箱体空腹楼盖截面布置图Fig.1Thinwallboxofhollowfloor-slablayout3收稿日期:2009-09-04基金项目:国家住房和城乡建设部新型建筑结构技术项目(2009125)作者简介:黄健光(1951-),男,湖南长沙人,高级工程师,从事土木建筑工程施工技术与管理的研究和应用© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第6期黄健光:交叉梁法在现浇

6、混凝土空腹楼盖结构分析中的应用65板、底板与肋梁形成封闭箱室,因此,具有较大的抗扭刚度和抗剪性能。施工简便。箱体可以有效支护模板,减少施工支模工作量,加快施工进度。2交叉梁法的应用2.1交叉梁法的计算方法(1)将相互交叉的各梁在所有节点处全部分离。如图2所示为一简支梁AB的计算简图3-4。图3Fig.3Solvingthecross-onoffastingfl图2简支梁计算简图Fig.2Simplebeamcalculationdiagram在离A支座lA为l)2)计算。当<点):2-y=6E3:0.8,k2=0.7313,k3.A梁方程可得。图4所示为计算结果21点的实测挠度比较结果。

7、可以得出:不论楼板截面简化为I型或T型,其挠度均与第215-6点实测挠度基本吻合。1-=;(1)EI=。(2)EI33当>时(如D点):2-y=6E31-式中:可通过表格查得。(2)将板上荷载变换成集中荷载,作用于各个节点上,将节点的集中力P按某种比例分配给交于该节点的2根梁上;按所分配的荷载,可以列出各梁在各节点的挠度表达式,式中必然包括若干未知数k1和k2等。(3)按交于1点的2根梁在交点处挠度相等的原则,可列出与未知数个数相等的多元一次方程,解联立方程组可求得荷载分配系数。计算各梁所分配的各节点处的集中荷载,然后,按静力计算方法求出各梁受集中荷载时的弯矩和剪力。2.2交叉梁法求解结

8、果与试验结果对比分析试验的计算简图如图3所示。根据交于1点的2根梁在交点处挠度相等的原则,可以得到:yA/2=yD/2,yA/3=yC/A,yA/6=yB/2。图4计算值与试验值对比图Fig.4Calculatedvalueswiththeexperimentaldatacomparisonchart3施工方法在施工过程中,应采取措施防止薄壁箱体上浮,并保证箱体完好和结构尺寸准确无误。其施7-8工方法如下:(1)浇灌钢筋混凝土柱至板边梁下标高并架设模板支撑(下部应有垫板,置于坚固地面上)后,支底板模板。铺设底板钢筋网片(或铺抗裂钢丝网),在网格轴线上绑扎肋梁钢筋骨架、抗剪钢筋及箍筋。(2)在肋

9、梁间放置薄壁箱体,铺设顶板钢筋网片并与肋梁上端预留钢筋绑扎成整体。(3)浇筑底板、面板及肋梁细石混凝土。并通(3)© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 66铁道科学与工程学报2009年12月过薄壁箱体中间的贯穿孔,使细石混凝土从顶盖上一直流到底板与楼盖下层之间,保证了底板混凝土的密实性。初凝并养护后,达到设计强度,在肋梁交叉处垫板后再架立上部支撑继续向上施工作业。(4)为防止薄壁箱在浇筑时浮起,必须进行抗浮处理,分布定点利用铁丝分别拴在肋梁的钢筋上,而后

10、串入已钻孔的楼盖模板扎在支撑脚手架上作抗浮处理。GB50010-2002,CodefordesignofconcretestructuresS.2CECS175-2004,现浇混凝土空心楼盖技术规程S.CECS175-2004,Technicalspecificationforcast-in-situconcretefloorstructureS.3中南大学土木工程学院.现浇混凝土筒芯楼盖受力性能研究R.长沙:中南大学土木工程学院,2003.SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity.Researchonfor

11、ceresistancepropertiesofCast-in-situConcretehollowfloorStructureR.Changsha:SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,2003.4袁俊杰.拟梁法和直接设计法在现浇混凝土空心楼盖4结论(1)采用交叉梁法分析现浇钢筋混凝土空腹结构分析中的应用J.铁道科学与工程学报,2008,3(5):78-82.YUAN-jie.smethodanddi2in-situconcreteflJofRailwayScienceandEngi23):78-82.

12、5.钢-混凝土组合空腹楼板受楼盖的受力性能是方便可行的,混凝土空腹楼盖的梁是交叉梁系,属高次超静定结构。一个方向的梁在变形的过程中,将使另一个方向的梁发生扭转,由于梁存在抗扭刚度,反过来又对梁的变形产生一定的约束,(2)率等条件时,这种空心双向板的承载力比理论计算值有所增大。(3)采用薄壁箱体空腹楼盖比密肋楼盖具有更广泛的应用价值和范围,在相同荷载和边界条件下,现浇混凝土空腹楼盖比密肋楼盖有更好的受力和变形性能,尤其是顶板、底板和肋梁形成封闭的箱室,有利于抗扭刚度和抗剪性能的提高。(4)施工简便,抗浮措施可靠。但对空腹楼盖最优化的施工工艺,薄膜效应对楼板承载力的影响等问题有待进一步研究。参考文

13、献:1GB50010-2002,混凝土结构设计规范S.力性能试验研究R.长沙:中南大学土木工程学院,2009.SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity.Researchonforceresistancepropertiesofsteel-concretecombinedhollowslabstructureR.Changsha:SchoolofCivilandArchitecturalEngineering,CentralSouthUniversity,2009.6ElliottG,ClarkLA.Circularvoidedconcreteslabstiff2nessJ.JournaloftheStructuralDivisionASCE,1982(5):2379-2393.7AjdukiewiczAB,KliszczewiczAT.Experimentalanaly2sisoflimitstatesinasix-panelwaffleflatestructureJ.ACIJournal,1986,83(6):909-915.8HashimMS