铰接梁端混凝土楼板开裂性能的有限元分析.pdf
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1、浙 江建 筑 , 第 3 0卷 , 第 1 1期 , 2 0 1 3年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n , V o 1 3 0 ,N o 1 1 ,N o v 2 0 1 3 铰接梁端 混凝 土楼板 开裂性 能的有 限元分析 F i n it e Ele me n t An a l y s i s o n Cr a c k i n g Re s i s t a n c e o f Co n c r e t e F lo o r wi t h Hi n g e d B e a m 赵 滇 生 , 蒋 沛伶 ZH A0 Di a n s h
2、 e n gj l A NG P e i l i n g ( 浙 江工业大学建筑工程学 院, 浙江 杭州 3 1 0 0 1 4 ) 摘要 : 基 于组合 梁模 型的数值模 拟, 通过对正常使用 阶段铰接梁端的受力性能进行分析, 进 一步确定 了混凝 土等级 、 混凝 土 板厚度 、 栓钉间距及配筋率等影 响因素的相对重要性 。可作为组合梁框架结构楼板的抗裂设计 之参考 。 关键词 : 组 合梁 ; 铰接梁 端; 开裂 ; 数值模拟 中图分类号 : T U 3 7 5 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 1 3 0 4 在
3、 钢 梁 混 凝 土 板 楼 盖 结 构 中 , 常 将 次 梁 设 计 成 为多跨简支梁 。这是 因为简支组合梁理论 上只 受到正弯矩 的作用 , 截 面 中的混凝 土能充 分发 挥 其 抗 压 能力 , 组 合 梁 承 载 力 高 , 刚 度 也 大 。但 是 实 际上任何铰接 都存在 一定 的约束 , 都 能传 递一 定 的弯 矩 , 从 而 存 在 负 弯 矩 区 。该 处 混 凝 土 裂 缝 的 产 生 和 发 展 如 果 得 不 到 有 效 控 制 , 就 会 影 响 到 组 合梁的正常使用 。本文基于组合梁模 型 的数值模 拟 , 分析 正 常 使 用 阶 段 有 关 因 素 对
4、 铰 接 梁 端 的 受 力 性 能 的 影 响 , 以便 为 组 合 梁 楼 板 的抗 裂 设 计 提 供 参 考 。 1 有 限元模型 的建立 1 1几 何 模 型描 述 分 析模 型 为主次 梁 的节 点 区 , 计 算 简 图见 图 1 。 楼 板 与钢梁 采用 双排 圆柱 头栓 钉连接 。主次梁 节点 及 钢梁 栓钉 布置 详 图见 图 2 。 一 一一圭 粱 In 1 一 1 : n 次梁; I C L I : 乱 ! I 7 6 0 0 a 7 6 0 0 一 图 1 计 算简图 图 2 主次 梁的节点详图和钢梁栓钉布置详图 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 52 7 作者简介
5、 : 赵滇生 ( 1 9 5 7 一 ) , 男 , 浙江义乌人 , 副教授 , 研究 方向为钢结构 和空 间结构 。 第 1 1期 赵滇生等: 铰接梁端混凝土楼板开裂性能的有限元幻 祈 1 5 占 mm 图 6荷载 一挠度 曲线 开裂荷载、 荷载位 移 曲线 , 见 图 7 ( a ) 。其 中 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5的三个计 算模型的开裂荷 载分别 为2 1 0 、 2 1 8 、 2 2 4 k N m ; 极 限荷载分别为 2 6 0 、 2 7 0 、 2 7 6 k N m 。 3 O 2 5 2 O 1 5 l O 5 0 占 mm ( a ) 混凝土强度等级
6、影响 ( b ) 混凝土厚度影响 图 7计算模型 的荷载 一挠度 曲线 由图 7 ( a ) 可见 , 随着混凝土强度的提高 , 组合 梁 的开 裂 荷 载 和 极 限 承 载 力 有 所 提 高 , 但 是 提 高 的速 度 并 不 快 。 在 实 际 工 程 利 用 中 , 也 偏 向研 究 在正常使 用阶段 的裂缝开展 , 由图 7( a ) 中可 以看 出均 布 荷 载在 达 到 7 k N m 之 前 , 不 同混 凝 土等 级 的荷载位移 曲线很 接近。可见 , 混 凝土 强度 等级 对组合梁梁端楼 板 的抗 裂性 能的影 响较小 , 故 在 实际工程 中 , 不应 以提高混凝 土
7、 强度来减 缓 负弯 矩 区的裂 缝 开 展 。 2 3 混 凝 土板厚 度对 开裂 性能 的影 响 取 混凝 土板 厚 度 分 别 为 8 0 、 1 0 0 、 1 2 0 m m, 建 立 三个 计算 模 型进行 数 值 模 拟 , 得 到 在 均 布荷 载 作 用 下 的开 裂荷载 和荷 载位 移 曲线 。有 限元 计算 的开裂 荷 载分别 为 1 9 、 2 1 、 2 4 k N m ; 极 限 荷 载 分 别 为 2 4 0 、 2 6 0 、 2 9 8 k N m 。具体见 图 7 ( b ) 。 从 图 7 ( b ) 可 知 : 组 合 梁 的 开 裂 荷 载 和 极 限
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