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叠合楼盖存在着部分现浇混凝土湿作业和钢筋绑扎,因而现场作业大、施工进度较慢,劳动力需求大,环保节能指标差。在我国大力发展建筑工业化的背景下,本文对新型全预制装配式楼盖进行了研究,它克服了叠合楼盖存在的缺点,使其具有更广泛的应用前景。
新型全预制装配式楼盖目前还处于研究初期,对它的研究国内外基本未见报道。基于此,本文采用试验研究、有限元模拟和理论分析相结合的方法对新型全预制装配式楼盖的竖向受力性能展开研究。本文所做的工作和相关研究成果如下:
进行了新型全预制装配式楼盖的竖向受力性能试验研究。通过对试验楼盖的变形、应变、刚度、裂缝等分析,得出全预制装配式楼板跨中最大挠度值与普通双向板跨中最大挠度值比值为1.426,两个方向弯矩比κ=Mx/My=4.638;裂缝形态与普通双向板基本相同,先在跨中出现裂缝,而后再向斜对角方向发展。以上结果都表明新型全预制装配式楼盖具有较好的双向受力特性,在楼板设计以及分析中应采用本文推导的正交各向异性双向板理论公式来进行计算分析。
采用非线性有限元软件ABAQUS对试验构件进行分析,有限元在弹性阶段对模型模拟的较好,在弹塑性阶段存在一定误差,但其弹塑性总体发展趋势正确,故可利用有限元进行全预制装配式楼板的各种分析。
采用已有的弹性薄板理论基础,利用两个折减系数ξ及η值,推导了四边简支正交各向异性板的理论计算公式。通过试验及有限元获得的跨中处荷载挠度比值Wmax/q0及跨中弯矩比值κ,反算得本文研究的全预制装配式混凝土正交各向异性板对应的ξ、η值,并利用试验及有限元验证了理论计算公式的精度和适用性。在实际中只要获得楼板的ξ、η值,即可利用理论计算公式来进行楼板的计算分析。
通过楼板参数化分析,可知,楼板抗扭刚度系数η值与楼板的连接件基本无关,只与楼板侧缝数有关。当全预制装配式楼板侧缝数为4时,楼板抗扭刚度系数η=0.774,当楼板侧缝数为2时楼板抗扭刚度系数η=0.838。同时可知,全预制装配式楼板的双向性能随着ξ、η值增大而增强。
采用有限元参数化建模分析,利用灰色系统理论对垂直拼缝方向楼板的单向板抗弯刚度折减系数ξ’进行了关联度分析,得到了各参数对楼板刚度折减系数ξ’的影响排序。该结果同样适用于全预制装配式楼板的抗弯刚度系数ξ值的分析,其可为抗弯刚度系数ξ值的计算公式推导提供理论参考。
为了获得企口梁的极限承载力,本文应用剪切摩擦和拉压杆模型等理论,分析了刚性企口连接企口梁在复合受力状态下的多种破坏形式,推导了相应的极限承载力公式,并通过已有的试验数据对承载力理论计算值进行了验证。结果表明,该极限承载力公式具有较高精度,可为企口梁的设计提供参考。