铰接密肋无梁楼盖分析方法研究

铰接密肋无梁楼盖分析方法研究　口河北理工大学建筑工程学院口唐山市住房和城乡建设局　王焕焕　许利峰　０壤誊羹专　采用美国经验系数＂￣ＤＤＭ以）￣ＳＡＴＷＥ复杂楼板有限元分析软件对密肋楼盖研究分析，建议在设　计铰接密肋楼盖时采用ＤＤＭ计算结果，并使用ｓＡＴｗＥ验算，最终使结构安全合理。　密肋楼盖；ＤＤＭ；有限元法　０、引言　目前国内外对密肋楼板的研究不少，主要是对刚接点楼盖的　楼板按惯性矩等效来控制密肋板的截面尺寸，肋间距取６００ｍｍ，　则Ｉ。＝６００・２４０３／１　２＝６．９１　Ｘ　１　０。ｍｍ　取肋梁１　５０ｘ３５０．板厚８０ｍｍ　．配筋．节点抗冲切，抗震．抗剪，抗侧移，以及楼板在使用荷载　下的内力分布及挠度裂缝情况的研究，图１为日Ⅱ节点楼盖的示意　图。本文是对铰接点密肋无梁楼盖的研究分析，而国内没有相关　Ｉ　＝１０．５３　Ｘ　１０　＞Ｉ。，满足要求。实心板尺寸为４　３５ｍ×４．３５ｍ　经计　算密肋板空心率为０．４３。楼板详图见图３、图４。　（ｂ）荷载计算：实心板设计荷载Ｗ。＝２２．４２ｋＮ／ｍ　：密肋板设计　荷载Ｗ　：１　７，８６ｋＮ／ｍ　的规范　因此需要运用适当的设计方法以及有限元分析软件对楼　盖进行内力分析．通过比较最终确定楼板的配筋方案。　为进行研究分析．选取某金工车间作为研究对象，采用以　下两种分析方法进行比较研究。一：采用美国经验系数法计算：　二：采用ＳＡＴＷＥ复杂楼板有限元分析方法。下图２是其工程平　｝　ｔ　奎　盆　ｆ’　面图，剪力墙分布于四个角房间．密肋楼盖部分布于②一⑦轴之　间，边柱为６００×６００钢筋混凝土柱．与楼盖的连接形式为刚接：　中柱为直径５５０ｍｍ￣管混凝土柱　与楼盖的连接形式为铰接。　』　１　』　ｌ　ｆ　川｝目霄　＿Ｊ　§凹　Ｉ　图３楼板详图　图４楼板Ａ－－Ａ截面图　（Ｃ）中柱抗；中切验算：　混凝土等级Ｃ　３　５，根据ＦＩ　０．７ｆｔ　ｐ　ｈ　ｎ　Ｆ１＝１３７５ＫＮ，Ｆ　＝１４７９ｋＮ，Ｆ１／Ｆ　＝Ｏ．９３．满足要求。　ｈ　ｏ，经计算　（ｄ）柱上实心板边缘处抗冲切（抗剪）验算：　作用在实心板边　图１刚接点无粱楼盖　图２铰接密肋无梁结构平面图　缘的剪力。　Ｖｕ＝（８．４×９－４．３５　）×１７．８６＝１０１２ｋＮ。　１、ＤＤＭ美国经验系数法计算　ＤＤＭ是直接设计法的简称．这种方法是通过一些系数来确定　参与抵抗此剪力的肋梁根数为４　ｘ　８：３　２　每根肋梁　承担的剪力＝１　０　１　２／３　２＝３　１．６　ｋ　Ｎ，肋梁的抗剪承载力　：０．７×１．５７×１　５０　Ｘ　３１　５＝５１，９ｋＮ．满足要求配箍筋）。　（可仅按构造　控制截面的设计弯矩。它出自于ＡＣＩ３１８—０５．对于双向板计算是　一种比较接近的方法。　本结构纵向为５跨．横向为４跨　满足两方向跨数大于等于３　１．２、板抗弯承载力和配筋计算　（ａ）跨中板带计算分析　根据ＡＣｌ　３１　８—０５．楼盖的截面弯矩分配系数（见表１）。　表１　计算截面的弯矩分配系数　的要求；长跨与短跨比为　０７，小于２　０；两方向均为等跨度；各　跨柱均在同一轴线上　无偏移，荷载按均布荷载考虑，活荷载与　恒载之比可控制在小于２的范围：仅在无梁楼盖周边设梁．其余部　分均无梁可不考虑ａｆ，１２２／ａｆ２，１　的影响。　１．１　依据规范进行计算　（ａ）最小板厚取为，　／３５，则ｈ　＝（９０００－６００）／３５＝２４０ｍｍ．密肋　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　Ｐｌａｔｆｏｒｍｌ一　计算后的配筋如下表２　表２跨中板带配筋　图５板顶ｘ方向配筋ｃｍ　／ｍ　图６板顶Ｙ方向配筋ｃｍ　／ｍ　表３配筋结果比较表　柱上　雾霜　：：　柱中　穿离　溜　：器　由于上表中ＳＡＴＷＥ取值是最大值，而ＤＤＭ算　的结果是平均值．结合图示及对比结果可以看出，　（ｂ）边支撑部分的楼板简化为梁计算　边支撑部分的楼板弯矩主要由框架梁承担．梁截面尺寸为３５０×９００。由　ＳＡＴｗＥ计算的配筋结果偏小。　２．２、挠度及裂缝计算　于需考虑水平地震作用．板带３计算结果为支座配筋８０２２．跨中配筋５０２２．　箍筋中１０＠２００：板带４为支座负筋６０２０　跨中配筋４０２０　中１０＠２００；密　肋部分均为２０１８．实心板部分均为　１６＠１５０。　（Ｃ）边节点不平衡弯矩和边梁抗扭计算　使用ＳＡＴＷＥ计算的密肋楼盖挠度．取折减刚度　０．６Ｅ１．根据挠度等值线显示图．挠度最大处位于板　块边缘．即为板带跨中　Ｘ方向最大值为７．０６ｍｍ．　７．０６／８４００＝１／１１　９Ｏ　Ｙ方向最大值为８．８４ｍｍ．　８．８４／９０００＝１／１０１　８。其挠度限值均小于规范标准　１／２５０．满足要求。　经ＰＫＰＭ验算板的最大裂缝宽度为０．０５６ｍｍ，满　足规范要求。　１）边节点不平衡弯矩计算　ＡＣＩ３１８—０５要求与板整浇一体的柱或墙应承担板传递的弯矩．此弯矩按柱　刚度在上下柱间分配．对于边柱．取Ｍ　＝０．０７（ｑ。＋Ｏ．５ｑＬ）ｌ２ｌ　．其中ｑＤ为等效均　布荷载．Ｍ　＝０．０７（７．０８＋０．７２＋０．５×１　１－２）×８．４×８．７５　＝６０３．２５ｋＮ・ｍ。　计算的Ｅ支座负弯矩为５０２ｋＮ。ｍ，取其作为不平衡弯矩向边柱传递。传递　此不平衡弯矩板的跨度等于柱宽加３倍板厚，等于１６５０ｍｍ．原此范围板配筋　所承担的弯矩等于５０２／４３５０×１６５０＝１９０．５ｋＮ・ｍ．所以需增加的配筋承担的弯　３、结论　１．通过ＳＡＴＷＥ的计算，从实体模型密肋楼盖的　配筋等值线分布图可以看出．其计算结果配筋图与用　矩为０．６／６０３—１９０．５＝１７１．３ｋＮ・ｍ　需另增加配筋１８８９ｍｍ　；板带２中２支座经计　算无需另增加配筋．故Ｅ支座的配筋改为５３８６＋１８８９＝７２７５ｍｍ　，单位配筋为　１　６．７２ｃｍ　／ｍ　ＤＤＭ算得的相比偏小．为安全起见，采用ＤＤＭ计算　结果。　２．使用ＳＡＴＷＥ复杂楼板有限元分析结果显示板　２）边柱配筋计算　首层柱高６．５ｍ．二层柱高５．０ｍ．由于上下柱截面及混凝土强度相同，所　以下柱承担的弯矩２６２ｋＮ・ｍ，上柱弯￥Ｅ３４１　ｋＮ・ｍ。　底配筋，主要集中在实心板边缘，密肋区出现不对称　分布．且数值差距较大．故此数值不予采用。在设计　密肋楼板时．主要采用美国ＤＤＭ即经验系数法来计　算．同时使用ＳＡＴＷＥ验算使其承载力满足要求．最　上柱轴力＝９６０ｋＮ．下柱轴力＝１　２５１　ｋＮ；还需考虑水平地震作用．　框架承担２０％的地震作用力，经计算后的配筋为平面内４０２０．平面外　２　２０＋２０２２　后做出合理的结构施工图。国　参考文献：　ＡＣＩ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ　３　ｌ　８．　“Ｂｕｌｌｄｉｎｇ　Ｃｏｄｅ　３）边梁抗扭计算　柱两侧梁承担的扭矩＝０．４ｘ６０３＝２４１　ｋＮ‘ｍ．每侧＝１２１　ｋＮ・ｍ．梁的验　算截面取距柱边梁高ｈ。＝０．８６５ｍ，轴线为线性分布．则梁扭矩设计值等于　９４．２ｋＮ・ｍ．经验算截面尺寸满足要求。　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＡＣＩ　３１　８－０５），”　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　２．ｓＡＴｗＥ复杂楼板有限元分析计算　建立一个８．４ｍ×９．０ｍ实体密肋楼盖模型，进行内力计算　结果如下图　５、Ｆａｒｍｉｎｇｔｏｎ｝ｔｉｌｌｓ．　罗迎社等．双向街肋楼盖的三维有限元数值　模拟［Ｊ］．湘潭大学自然科学学报，２００８，（１）　杨浩文．现浇混凝：　双向密肋空腔楼盖理沦　图６。　２．１、配筋计算结果分析　由于模型只选取一个板块．故与ＤＤＭ结果比较时取中间板块较为接近，　比较两种方法计算结果见下表３。　分析［Ｊ］．武汉理工大学，２００８，（５）．