鋼纖維混凝土密肋復合樓蓋體系計算理論及受力機理研究.pdf

1、密肋樓蓋結構以其良好的受力性能目前己廣泛的應用于大空間多高層結構中，但由于結構自身的復雜性、受力機理認識的不明確性以及設計方法的不統(tǒng)一性，因此還有許多問題需要研究。此外，隨著結構跨度的愈來愈大，邊梁肋梁截面高度的增大與控制結構層高、防止互爭空間、提高結構受力性能等方面問題的矛盾也越來越突出。為解決大跨度結構中密肋樓蓋存在的問題，本文提出了一種新型鋼纖維混凝土密肋復合樓蓋。
　　 本文圍繞著鋼纖維對密肋樓蓋體系受力性能的影響，采用

2、理論分析、試驗研究和數(shù)值模擬相結合的方法，以密肋板、邊梁及整個梁板體系為研究對象，對鋼纖維混凝土力學參數(shù)及等效剛度的計算模型、密肋樓板內(nèi)力撓度的計算方法、非預應力及預應力邊梁極限扭矩計算公式、整個樓蓋體系的受力機理和計算方法等問題進行了研究，并取得以下研究成果：
　　 (1)根據(jù)復合材料的基本理論，考慮鋼纖維的影響，提出鋼纖維混凝土各力學參數(shù)的計算模型和計算公式。依據(jù)彈性薄板小撓度理論，考慮鋼纖維的影響，提出密肋板截面等效剛度的

3、計算公式，并推導出四邊簡支密肋板內(nèi)力和撓度的解析解與四邊固定密肋板的數(shù)值解。
　　 (2)針對纖維混凝土結構扭轉計算存在的不足，考慮鋼纖維對截面受力的影響，利用變角度空間桁架模型，首次采用參數(shù)修正法和等效鋼筋法等兩種方法推導出非預應力及預應力鋼纖維混凝土邊梁在純扭作用下極限扭矩的計算公式，并將理論計算結果與試驗結果進行比較。結果表明，該公式具有較高的精度，能與普通混凝土結構相關計算公式很好的銜接。然后，考慮鋼纖維的作用，推導出復

4、合扭轉作用下非預應力及預應力鋼纖維混凝土邊梁在彎曲型、彎扭型及剪扭型破壞時的相關方程，并給出其破壞型態(tài)的判別方法和極限扭矩的計算公式。
　　 (3)由于鋼纖維在混凝土中亂向分布，無法精確確定每根鋼纖維的位置，根據(jù)理論分析結果首次提出模擬鋼纖維作用的整體等效鋼筋法，然后將有限元分析結果與試驗結果進行比較。結果表明，該模型建模簡便，計算成本低，并且能較好的模擬鋼纖維混凝土的受力性能。
　　 (4)利用整體等效鋼筋法模型，考慮

5、鋼纖維對混凝土本構關系和彈性常數(shù)的影響，對邊梁·樓蓋協(xié)同工作下整個體系的性能進行研究。研究結果表明，結構的裂縫開展規(guī)律與破壞模式與普通混凝土樓蓋類似，塑性絞線的位置與理論分析結果接近。結構應力的大小和分布受內(nèi)力重分布的影響較大，調(diào)整幅度與結構的受力階段及位置有關。然后，對結構體系進行參數(shù)分析，根據(jù)分析結果建議樓蓋體系的鋼纖維含量宜為1％-2％，混凝土的強度宜大于C40，而且在保證邊梁剛度和強度的情況下，位于受壓區(qū)的板中也可不添加鋼纖維。

6、考慮邊粱-樓板協(xié)同工作的影響，推導出邊梁的彈性協(xié)調(diào)扭矩計算模型和計算公式以及考慮邊梁約束作用的密肋板內(nèi)力和撓度計算方法。
　　 本文的創(chuàng)新之處在于：
　　 (1)提出鋼纖維混凝土密肋樓板力學常數(shù)、等效剛度及內(nèi)力及變形的計算方法。
　　 根據(jù)復合材料理論，考慮各相材料自身特性，給出更加全面的鋼纖維混凝土彈性常數(shù)計算模型及公式?？紤]鋼纖維的影響，給出正交各向異性板等效剛度的計算模型和公式。然后采用擬板法推導出鋼纖維混

7、凝土密肋板的內(nèi)力及撓度計算公式。理論解與數(shù)值解結果比較表明，該方法計算精度較高，可滿足工程設計要求。
　　 (2)提出非預應力及預應力鋼纖維混凝土邊梁極限扭矩的實用計算公式。
　　 結合普通鋼筋混凝土梁極限扭矩的計算方法，針對纖維混凝土結構扭轉設計計算的空白，考慮鋼纖維的作用，提出了純扭作用下鋼纖維混凝土邊粱更加實用的極限承載力計算模型和公式，并將理論解與試驗值進行比較。結果表明該方法具有較高的精度、良好的銜接性及實用性

8、。然后，考慮鋼纖維的作用，給出復合扭轉作用下鋼纖維混凝土邊梁在三種破壞型態(tài)下的相關方程，并給出其破壞型態(tài)的判別公式。
　　 (3)分析了整個邊梁．密肋板體系的受力機理，提出梁板相互約束作用下邊梁協(xié)調(diào)扭矩及密肋板內(nèi)力撓度的計算模型和方法。
　　 根據(jù)鋼纖維混凝土結構的特性及理論分析結果，提出了更加實用的模擬鋼纖維作用的等效鋼筋法有限元模型，分析了整個樓蓋體系的受力特性，并進行參數(shù)分析。結果表明，樓蓋體系鋼纖維含量宜為1％-