鋼-混凝土組合空腹板結(jié)構(gòu)受力性能和設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、鋼-混凝土組合空腹板結(jié)構(gòu)由下層雙向交叉的鋼肋、上層混凝土平板及連接上下層并使之共同工作的鋼管剪力鍵組成。它具有受力性能好、剛度大、整體性好、自重輕及經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，特別適合用于工業(yè)民用建筑中較大跨度和具有大荷載作用的樓蓋或屋蓋中。目前對(duì)于組合空腹板的研究主要集中在周邊簡(jiǎn)支的組合空腹板結(jié)構(gòu)的靜力特性分析上，對(duì)其動(dòng)力性能有初步的研究，對(duì)該類結(jié)構(gòu)剪力連接鍵的受力性能有了較為深入的研究。但是，已有的理論分析計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值誤差較大，實(shí)際工程設(shè)計(jì)

2、偏于保守，加上對(duì)影響結(jié)構(gòu)受力的參數(shù)分析工作做得較少，使得實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)用鋼量偏大，結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有明顯的體現(xiàn)出來(lái)；當(dāng)在極限荷載作用下，由于混凝土開(kāi)裂后的剛度降低及材料的非線性特性，彈性分析方法不再適用。因此，本文采用非線性分析方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力性能分析，并且開(kāi)展變參數(shù)影響研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，總結(jié)分析方法和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以完善結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，有利于結(jié)構(gòu)形式的推廣應(yīng)用。完成的主要工作內(nèi)容及取得的成果如下：
　　 1．基于ANSYS有限元軟

3、件，運(yùn)用APDL語(yǔ)言建立鋼-混凝土組合空腹板有限元分析模型，進(jìn)行線性和非線性分析，通過(guò)與既有試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了有限元模型的合理性，分析了組合空腹樓板彈性工況下的內(nèi)力分布及變形規(guī)律，總結(jié)了極限荷載下結(jié)構(gòu)撓度分布、應(yīng)力應(yīng)變分布及裂縫出現(xiàn)、發(fā)展的規(guī)律。
　　 2．通過(guò)改變組合空腹板結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，包括板跨度、網(wǎng)格尺寸、剪力鍵截面尺寸及混凝土強(qiáng)度等級(jí)，來(lái)考察重要設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)單調(diào)加載作用下的組合空腹板的受力性能的影響，得到了規(guī)律性的結(jié)

4、論。
　　 3．為研究組合空腹板最優(yōu)截面幾何尺寸，建立了四邊簡(jiǎn)支條件下結(jié)構(gòu)的有限元分析模型、優(yōu)化參數(shù)模型和優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，結(jié)果表明該方法優(yōu)化效果顯著，并且效率較高，可廣泛應(yīng)用于組合空腹板結(jié)構(gòu)截面的優(yōu)化分析。通過(guò)對(duì)不同跨度的組合空腹板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得在給定條件下的最優(yōu)截面尺寸和最優(yōu)網(wǎng)格尺寸，探討了長(zhǎng)跨比的影響，給出了組合空腹板結(jié)構(gòu)截面幾何尺寸取值的建議。
　　 4．對(duì)組合空腹板結(jié)構(gòu)的分析方法和