箱形内模现浇混凝土空心楼盖结构几何参数影响分析.pdf

2 0 1 3年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2 01 3 No ． 7 J u l y 箱形内模现浇混凝土空心楼盖结构 几何参数影响分析 丁永 刚， 张志恒 河南工业大学土木建筑学院， 郑州 4 5 0 0 0 1 摘要 采用超单元布置楼盖 ， 建立箱形 内模现 浇混凝 土空心楼盖 结构 的分析模型 ， 分析空心楼 盖的变形 、 裂缝 等 变化规律。通过对比分析 ， 归纳总结肋 梁宽度 、 内模 尺寸、 楼盖厚度等几何参数对结构性能的影响大小及规律 ， 统 计 出箱形 内模现浇混凝土空心楼盖结构几何 尺寸选择 思路 ， 为该类型现 浇混凝土 空心楼盖的设计研究提供参考。 关键词 现浇混凝土空心楼盖 ； 几何参数 ； 箱形 内模 ； 影响 因素 Ab s t r a c t T h e a n a l y s i s mo d e l o f c a s t i n s i t u c o n c r e t e h o l l o w fl o o r w i t h b o x fi l l e r i s c r e a t e d b y s u p e r e l e me n t s c o l l o - c a t i o n ． r h e t r a n s f o r ma t i o n r e g u l a r i t y of h o l l o w fl o o r d e f o rm a t i o n a n d c r a c k s i s a n a l y z e d ． T h r o u g h c o mp a r a t i v e a n a l y s i s ． t h e i n fl u e n c e s o f g e o me t ric p ara me t e m i n c l u d i n g the wi d t h o f the ri b b e a m t h e s i z e o f the b o x f i l l e r a n d the t h i c k n e s s o f t h e fl o o r o n the s t r u c t u r a l p e r f o rm a n c e s a r e c o n d u c t e d a n d s u mme d u D ． T h e n the c h o o s e me t h o d o f t h e g e o me t ri c p ara me t e m o f c a s t i n - s i t u c o n c r e t e h o l l o w fl o o r wi th b o x fi l l e r i s s u mme d u p ，w h i c h ma y p r o v i d e t h e r e f e f e n c e f o r t h e r e s e a r c h a n d d e s i g n of t h i s k i n d o f c a s t i n s i t u c o n c r e t e h o l l o w fl o o r ． Ke y wo r d s C a s t i n - s i t u c o n c r e t e h o l l o w fl o o r ； Ge o me t ric p ara me t e r ； B o x fi l l e r ； I n fl u e n c e f a c t o r 中图分类号 T U 3 7 5 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 6 3 7 2 0 1 3 0 7 5 3 一 O 3 0前 言 近年来 ． 现浇混凝土空心楼盖体系得到 了持续 快速发展。它打破传统楼盖的弊病 ， 以其承力机理 、 功能适用等方面的综合优势 ， 为楼盖体系的发展打 开一片新领域【 1 。箱形内模现浇混凝土空心楼盖结 构的形 成特点是把常规的实心楼盖中中间部位对 结构受力贡献较小但增加 自重的部分混凝土去除 ， 内置空心箱体或轻质实心块体进而形成 由密肋 、 薄 板和箱形 内模组成 的水平承重结构。 楼盖厚度 、 肋梁宽度 、 内模 尺寸等几 何参数是 影响箱形 内模现浇混凝土空心楼盖体系结构性能 的关键因素 ， 虽然 0 5 S G 3 4 3 现浇混凝土空心楼盖 翻 已经对空心楼盖相关几何参数 的取值范 围做 了规 定 ， 但各个因素对箱形 内模 现浇混凝 土空心楼盖的 影响大小和规律并没有体现 ， 然而只有掌握几何参 数对整体结构的影响大小和规律， 才能设计建造出 更加经济合理、 安全高效的建筑。 本 文采 用 目前在现浇混凝土空心楼盖领域 广 泛应用 、 具有空心楼盖专用模块的 S T R A T通用有限 基 金项 目 国家 自然科 学基 金项 目 5 1 2 0 8 1 8 0 ， 河南 工业大 学研 究生科技创新基金项 目 1 1 Y J C X 6 1 。 元软件 ． 对箱形 内模现浇混凝土空心楼盖几何参数 对结构性能 的影响情况加 以计算分析 ． 为该体系的 设计研究提供参考。 1 模 型建 立 箱形 内模 现浇混凝土空 心楼 盖的适 宜跨度一 般为 6 ～ 1 5 m P 。建立常规箱形 内模空心楼盖模型 ， 柱 网尺寸 9 0 0 0 mm x 9 0 0 0 m m。 楼盖厚度 3 0 0 m m， 其 中顶 板厚度 5 0 m m， 底板厚度 5 0 m m， 周边框架梁截面尺 寸 3 0 0 m mx 8 0 0 m m，横 向、纵 向肋梁截面尺寸均为 1 0 0 m m x 3 O O m m，箱 形 内 模 底 面 尺 寸 5 0 0 mm X 5 0 0 m m． 模 壳 白重 l k N ／ m ， 混凝 土强度等级 C 3 0 ， 混 凝 土 容重 取 2 5 k N ／ m ，弹性 模 量 E 。 3 x l 0 4 N ／ m m ， 泊 松 比 0 ． 2 ． 纵 筋 采 用 H R B 4 0 0钢 筋 ， 箍 筋 采 用 HP B 3 0 0钢筋 ， 单跨简支 ， 程序 自动计算现浇空心楼 盖 自重 ， 恒载取 2 k N ／ m ， 活载取 2 k N ／ m ， 通过超单元 布置空 心楼盖 ， 网格剖分长度 0 ． 5 m， 超单元 网格划 分及荷载传递路线见图 1 。 2计 算结 果 对研究模型挠度 、 裂缝进行分析 。挠度采用荷 载效应的准永久组合进行计算 ，根据 G B 5 O 0 0 9 2 0 1 2 建筑结构荷载规范 准永久值系数取 0 ． 5 嗍 。经 计算得空心楼盖 中心弹性挠度值为一 7 ． 0 4 8 6 2 mm， 中 一 5 3 丁永刚， 张志恒 箱形 内模现浇混凝土空心楼盖结构几何参数影响分析 4 0 0 ～ 1 2 0 0 mm 之 间圆 ，现 内模 底 面 尺 寸 分 别 取 5 0 0mm x5 0 0 mm 6 0 0 mm x6 0 0 mm 70 0 mm x 70 0 mm 8 0 0mm x 8 00 mm 、 9 0 0 mm 9 0 0 mm 、 1 0 0 0mm xl 00 0 m m、 1 1 0 0 m mx l 1 0 0 m m、 1 2 0 0 mmx 1 2 0 0 mm， 计算结果 如表 2所示 由表 2可以看 出，在 同等几何参数条件下 ， 改 变内模尺寸 ， 箱形 内模现浇混凝土空心楼盖随内模 尺寸的增加弹性挠度略有减小 ，长期挠度增大 ， 但 变化 量不大 ， 裂缝基本保持不变 ， 而空心率显著增 加。 加大 内模尺寸 ， 可使楼盖 自重降低 ， 楼盖结构 刚度减小。根据结构挠度及裂缝的变化情况可知 ． 内模尺寸同样不是影响结构性能的主要因素 。 但 内 模尺寸对现浇混凝土空心楼盖空心率 的影响较大 ． 增大 内模尺寸可以提高空心楼盖空心率 ， 但并不成 线性关系 ， 内模底边边长小于或等于 1 0 0 0 mm时 ， 空 心率增加效果较为明显 ； 大于1 0 0 0 m m时 ， 效果相对 降低 。综合各因素考虑 。 在选取 内模尺寸时应适量 增 大内模 尺寸 ， 进而节省材料用量 ， 充分发挥材料 性 能 ， 降低造价 ， 突 出现浇混凝土空心楼盖结构优 势 。 3 ． 3 楼 板 厚度 在其他几何参数一致 的情况下 ， 仅改变现浇混 凝土空心楼盖的楼盖厚度 ， 进行建模分析 。现考虑 3 0 0 mm 3 2 0 mm、 3 4 0 mm 3 6 0 mm、 3 8 0 mm 4 0 0 mm几 种厚度 ， 分析结果如表 3所示。 表 3 相 同条件下不同楼盖厚度楼盖变形 由表 3可得知 ， 在 同等几何参数条件下 ， 改变 空心楼 盖厚度 ， 随着楼 盖厚度 的增加 ， 箱形 内模现 浇混凝土空心楼盖弹性挠度有所降低 ， 长期挠度显 著减小 ， 裂缝基本保持不变 ， 空心率提高 ， 但 同时混 凝土用量增加 。 楼盖厚度的增加会增大结构刚度 ． 显著改善楼 盖受力性能 ， 但靠增加楼盖厚度来达到结构受力要 求 ， 显然是不可取 的圈 。楼盖厚度太小 ， 楼盖配筋量 大 ， 挠度 、 裂缝不宜满足要求 ； 楼盖厚度取值太 大 ， 一 方面降低建筑净高或增加建筑层高 ， 另一方面表 面上增加 了空心率 ． 但 同时增加混凝土用量 ． 经济 指标降低 ， 造成浪费 ． 这也违背了发展该新 型结构 体系的初衷 ， 弱化 了箱形 内模现浇混凝土空心楼盖 结 构 的优 势 。设 计空 心楼 盖 结构 时 。 应 先 考 虑结 构 刚度 、 强度等因素 ， 然后尽量减小楼盖厚度取值 ， 才 能选择出科学合理的楼盖厚度 。 4结 语 与筒形 内模相 比， 箱形 内模空 心率更高 ， 施工 更方便快捷 ， 能有效形成双 向受力体系 ， 受力更加 合理 。箱形 内模现浇混凝土空心楼盖得以广泛应用 的优势在于其结构特点 。 结构性能的优势归根结底 在于几何尺寸的合理选择。本文考虑肋梁宽度 、 内 模尺寸和楼盖厚度等主要几何参数 ， 综合对箱形 内 模现浇混凝土空心楼 盖的结构性能 和经济性进行 计算分 析 ， 结果表 明 箱形 内模 现浇混凝 土空心楼 盖结构 的几个几何参数中 ，楼盖厚度影响最大 ， 其 次是 内模尺寸 ， 最后是肋梁宽度。在设计研究 中， 应 针对具体项 目的特殊性 。 本着减小肋梁宽度 ， 加大 内模尺寸 ， 合理减小板 厚的原则 ， 选取 出综合性 能 优越 的箱形 内模现浇混凝土空心楼 盖结构几何尺 寸 。 参考文献 【 l 】 王潇洲． 现浇混凝 土空心楼盖的技术经济分析【 J l1 ． 混凝 土， 2 0 1 1 3 9 9 1 0 1 ． f 2 1中国建 筑标准 设计研究 院． 0 5 S G 3 4 3现浇 混凝土空 心楼 盖『 S 1 ． 北京 中国计划出版社， 2 0 0 7 ． [ 3 】 赵金 明． 现浇混凝土空心楼盖设计方 法研究[ D ] ． 哈尔滨 哈 尔滨 工业 大学 ， 2 0 0 8 ． f 4 ．中华人民共和 国城乡建设部， 中华人 民共和国国家质量监 督检验检疫总局． G B 5 0 0 0 9 2 0 1 2建筑结构荷载规范[ S ] ． 北京 中国建筑工业出版社 ， 2 0 1 2 ． 『 5 1 汪超平， 李海 深， 聂振军， 等． 几何参数对现浇钢筋 混凝 土空 心楼盖性能的影响分析f J ] ． 长沙大学学报， 2 0 1 l ， 2 5 2 1 5 - 1 7 ． 收 稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 8 作者简介 丁永 刚 1 9 7 8 一 ， 男 ， 副教授 。 通讯地址 郑 州市 高新技术 产业开发 区莲花街 联 系电话 1 3 8 0 3 9 9 1 2 7 7 E- ma i l ． z z h y h y1 2 6 ． c o m 一 5 5