嵌入式混凝土空心板小间距钢梁楼盖数值分析

摘要

随着我国经济持续增长，其中房地产业是经济稳步提升的主要动力，虽暂时受政策的影响，其支柱地位仍不可忽视。其中，在国家相关政策的推动下，推广钢结构住宅成为我国当前住宅建设发展的方向之一，多层钢结构住宅越来越受到工程界的青睐。其大部分构件可实现在厂房预制，并且与现浇钢筋混凝土结构相比有自身的特点，最适于实现钢结构建筑工业化与产业化，并且能加大钢材的使用量。现行钢结构设计规范中，楼盖变形计算未考虑混凝土板对钢梁刚度贡献，进行楼盖设计时，由于钢梁截面刚度较小，受楼盖变形值限制，导致梁截面尺寸由变形控制，承载能力有一定富余，从而降低其经济性。
　　本文小间距钢梁混凝土楼盖体系，是针对马克俭院士“盒式结构”特点提出的一种新型钢楼盖结构。因该楼盖钢梁间距小（2m），考虑到楼盖弹性阶段混凝土空心楼板与钢梁嵌固共同作用的影响，分别对楼盖的变形（第二类极限状态设计）和承载力（第一类极限状态设计）采用不同力学模型进行分析和设计。楼盖变形计算中引入等效刚度的概念，结合传统变形计算方法，重点研究了楼盖变形计算数值分析。本文采用数值模拟的方法，研究小间距钢梁现浇混凝土空心楼盖体系中混凝土板对钢梁刚度的贡献，以其相应的无板楼盖作为对比。本文研究从以下几个方面对其进行：
　　第一章对小间距钢梁楼盖的背景进行了详细的描述，对国内外相关规范现状及前人研究成果作出总结，提出本文研究具体内容以及意义。
　　第二章对无栓钉的钢混界面状态进行模拟处理，采用有限元软件ANSYS14.0分别对无板模型及其相应有板模型进行了模拟和分析，得到了在弹性阶段内混凝土板对钢板的刚度贡献，为建立小间距钢梁混凝土空心楼盖模型提供了模型基础。
　　第三章中基于第二章的无栓钉的钢混模型，进一步研究无栓钉钢梁—嵌固混凝土空心板模型，分别建立对应的有板模型及无板模型，在有板模型与无板模型对比分析的基础上，对实际工程中的结构的受力变形性能、混凝土板对钢梁结构刚度的贡献进行分析，得出实际情况下混凝土板对钢梁刚度贡献情况。
　　第四章基于第二、三章的分析上，对缩尺小间距钢梁空心混凝土楼盖的竖向加载试验进行数值模拟。在有板模型与无板模型对比分析的基础上，对结构的受力变形性能、混凝土板对钢梁楼盖刚度的贡献进行分析。
　　第五章研究小间距钢梁空心混凝土楼盖模型分析结果，与本人参与共同完成实验结果进行对比分析。在结构力学的基础上，提出考虑现浇混凝土楼板刚度贡献的钢梁竖向位移计算公式。
　　第六章本文的总结与展望。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 无栓钉组合钢-混结构界面的有限元分析

2.1有限元模型的建立

2.2 材料本构模型

2.3 界面状态非线性

2.4 屈服准则

2.5 收敛准则和迭代方法

2.6 无栓钉组合钢-混结构变形的有限元分析

2.7 计算结果的对比分析

2.8有板模型的等效应力分布云图

2.9 本章小结

第三章 无栓钉钢梁-嵌固混凝土空心板有限元变形分析

3.1 模型设计

3.2 无栓钉钢梁-嵌固混凝土空心板模型有限元分析

3.3计算结果及其对比分析

3.4 本章小结

第四章 小间距钢梁楼盖模型有限元变形分析

4.1小间距钢梁楼盖ANSYS模型的建立

4.2 模型的建立

4.3计算结果对比分析

4.4 本章小结

第五章 小间距钢梁楼盖有限元计算与试验结果的对比分析

5.1 模型实验

5.2 试验与有限元计算结果对比分析

5.3 小间距钢梁混凝土空心楼盖的刚度及变形性能分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间发表的论文及参与科研项目情况