现浇混凝土空心楼板温度裂缝性能分析.pdf
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1、2 0 0 6 年 6月 第 3卷 第 2期 深圳土木与建筑 V 0 L 3 N o 2 J U N 2 0 0 6 现浇混凝土空心楼板温度裂缝性 能分析 巴桂江刘维亚曹伟 良 ( 深 圳 华森 建筑 与工 程 设计顾 问有限 公司 ) 提要 本文通过分析现浇混凝土空心楼板在温度变化下的裂缝宽度,对其抗裂性能进行 了研究,并 与实心混凝土楼板进行 了对 比,同时借助非线性有限元法进行 了电算分析验证 。 关键 词 现 浇混凝 土 空心楼板 裂缝 0 引言 现浇混凝土空心楼板是近几年发展起来 的一种 比较新的结构形式, 具有 自重轻等优点, 在工程实践 中的应用越来越广。 由于空心楼板存在局部较
2、薄的薄 弱部位, 其裂缝宽度等 问题往往使很多人心存疑虑。 混凝土结构裂缝产生的原因很多, 其一主要为外荷载 的直接应力和次应力引起 的裂缝 另外就是由变形引 起 的裂缝,主要有温度、收缩 、膨胀 、徐变 、不均匀 沉降等。 本文主要分析温度变化对空心楼板裂缝宽度 的影响, 即由于温度变化空心楼板平面内产生收缩拉 力, 在此拉力作用下 , 其截面的裂缝开展情况并与实 心楼板对 比。 具体分析取空心楼板厚度为5 0 0 m m , 空心筒外径 为 2 8 0 m m ,如 图 1 所示。简体长度 1 0 0 0 m m ,简体横筒 方 向肋宽 1 0 0 m m ,图2 为单个楼盖区格 内的简体
3、布置 图。 1 开裂分析 为对 比空心楼 板与 实心楼板 的抗裂性 能的差 别,分别取配筋相同的 3 0 0 、5 0 0厚实心楼板进行对 比分析。 对空心楼板 , 其最容易开裂 的薄弱部位在空 心筒处,以下截取此处截面分析,宽度取钢筋间距 9 0 m m ,见图 3 ,混凝土强度等级均为 C 3 0 。根据施工 现场 的实际情况 , 并参考有关资料, 假定混凝土温差 为 2 0 。 由于温度变化使混凝土产生温度收缩 ,在此收 缩受到约束限制时, 对实心楼板 , 其相当于轴心受拉 的受力状态;对空心楼盖,由于空心部分的存在,应 力与应变 比较复杂 , 为简化计算, 按照轴心受拉状态 进 行 分
4、析 。 巴桂江,男, 深 圳华森建筑 与工程设计 顾问有 限公 司 地址 : 深圳 市南 山区滨海 之 窗办 公楼六层 邮编: 5 l 8 0 5 4 3 8 图 l 空心楼板 示意图 一J _ 一 _ 一 _ I l l l l l j l l l l l 丌 l 川I 川l l I J I 川l 【 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l _ 一 一 一 I I V 图 2 单个楼盖区格内的布筒 图 垭 8 _ _ _ _ 田 图 3 受拉分析简化截面 假设钢筋与混凝土之间无粘结滑移 ,当某一截 面 开裂 时 ,截面 拉力全 部
5、由钢 筋承担 ,此 时: = A ( 1 ) 十 维普资讯 http:/ 2 0 0 6 年 6月 第 3卷 第 2 期 深圳土木与建筑 V 0 L 3 N o 2 J U N 2 0 0 6 混凝土 开裂 时截面拉力: P c =f ,k A ( 2 ) 当混凝土板产生新裂缝时 , 已开裂截面的钢筋拉 力等于混凝土 开裂时 的截 面拉力 ,得 : A =( ) A s ( 3 ) 此时,钢筋应力 ( P 为受拉截面配筋率) : ( ) : :丘 ( 4 ) As P 钢 筋 应 变 : : : ( 5 ) Es p Es 可以看 出, 在混凝土强度等级 , 钢筋强度等级相 同的情况下,钢筋应
6、变与配筋率有反比例关系。 对空心楼板 ,其钢筋应变为 = 3 9 1 1 0 。 对 3 0 0 厚实心楼板,其钢筋应变为 。 = 5 3 3 l 0 。 对 5 0 0厚实心楼板,其钢筋应变为 。 = 8 8 9 l 0一 。 钢筋应变不能直接反映混凝土裂缝的宽度与分布 情况 ,上述 分析 同时也忽 略 了很 多其它 因素的 影 响,但从定性 的角度上可 以看出,空心楼板受拉开 裂时,钢筋应变要小于实心楼板 ,对裂缝 的控制较 为 有 利 。 当楼 板温 差 为 T 时 ,楼 板 内产 生 的应 力 为 ( ) =Et a T ( 6 ) E 一 混凝 土弹性模量 ; 一 混凝土线膨胀系数
7、。 对空心楼板,计算截面处的拉力为 N = 3 0 0 1 0 4 1 1 0 20 1 9 8 00 =1l 8 8 k N。 对 3 0 0 厚实心楼板,计算截面处的拉力为N z = 3 0 0 1 0 4 1 1 0 2 0 27 00 0 =1 62 0 k N。 对 5 0 0 厚实心楼板 , 计算截面处的拉力为 N k 。 = 3 0 0 1 04 l 1 0 5 2 0 4 50 00 = 27 0 0 k N。 由于空心楼板混凝土截面积较 实心楼板要 小, 在相 同的温度梯度下 ,空心楼板截面拉力要小于实 心楼 板 。因此 ,在 开裂截面 处 ,空心楼板钢 筋 的 拉应力要小于
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