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自承式钢筋桁架混凝土叠合板设计计算方法研究

作　者: 赵磊
导　师: 杨建军
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋桁架叠合板中和轴相对叠合面位置短期刚度长期刚度无支撑
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

自承式钢筋桁架混凝土叠合板是一种新型的叠合楼盖形式，因为预制构件中有钢筋小桁架的存在，故其在施工阶段的短期刚度比普通的叠合楼盖要大，具有在施工阶段无需模板、板底不加支撑的优良特性，特别适合于钢结构住宅中梁、柱工厂预制，现场安装，快速施工的工业化要求。笔者在国内外现有叠合式受弯构件刚度计算理论的基础上，根据自承式钢筋桁架混凝土叠合板的截面形式特点，按照预制构件的中和轴与叠合面的相对位置及第一阶段(施工阶段)弯矩值相对其开裂弯矩的大小分为四类，采用不同的公式计算预制构件的短期刚度。在推导出了预制构件的短期刚度之后，研究了叠合构件的受拉钢筋应力，长期刚度，裂缝宽度，受压钢筋所需腹杆支撑间距的计算，以及预制板吊装的验算。从而完成了对自承式钢筋桁架混凝土叠合板作为单向板考虑的全过程的设计理论研究。通过变化预制板的四个参数，建立十六个有限元模型，研究了预制板厚度、钢筋桁架上下弦钢筋轴心距离、预制板混凝土强度等级及腹杆直径对自承式钢筋桁架混凝土叠合板预制构件短期刚度的影响，并将分析结果与预制构件短期刚度公式进行了验证。最后通过一个算例演示出自承式钢筋桁架混凝土叠合板作为单向板计算(第一阶段为简支板，第二阶段为连续板)的全过程。编制了简单的计算程序，完成了房屋建筑结构中一些常用跨度的楼板的设计，按照规范的承载力要求和正常使用状态要求，完成了板宽为600mm板的各基本跨度的设计计算，并编制成表，方便工程设计中选用。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 概述  8-10
  1.2 混凝土叠合结构的优缺点  10
  1.3 混凝土叠合结构在国内外的发展情况  10-13
    1.3.1 国外的发展情况  10-12
    1.3.2 国内的发展情况  12-13
  1.4 本文的研究内容、目的和方法  13-17
    1.4.1 钢筋桁架混凝土叠合板的简介  13-15
    1.4.2 研究的目的  15
    1.4.3 研究的方法  15-17
第二章叠合受弯构件计算理论研究  17-39
  2.1 普通叠合结构施工阶段短期刚度的计算方法  17-23
    2.1.1 概述  17-18
    2.1.2 刚度解析法  18-21
    2.1.3 有效惯性矩法  21-22
    2.1.4 基于回归分析提出的刚度公式  22-23
  2.2 自承式钢筋桁架混凝土叠合板预制构件短期刚度的理论分析  23-33
    2.2.1 钢筋桁架混凝土叠合板受力特点简介  23-24
    2.2.2 钢筋桁架混凝土叠合板刚度的研究  24-33
  2.3 自承式钢筋桁架混凝土叠合板其它方面的理论计算  33-39
    2.3.1 钢筋桁架混凝土叠合板受力钢筋应力的计算  33-34
    2.3.2 钢筋桁架混凝土叠合板斜截面受剪计算  34
    2.3.3 钢筋桁架混凝土叠合板叠合面受剪计算  34-35
    2.3.4 钢筋桁架混凝土叠合板变形计算  35-36
    2.3.5 钢筋桁架混凝土叠合板裂缝宽度计算  36-37
    2.3.6 预制构件受压钢筋由腹杆提供支撑的长度要求  37-38
    2.3.7 预制构件吊装验算  38-39
第三章预制构件有限元分析  39-57
  3.1 有限元模型的建立  39-44
    3.1.1 有限元方法简介  39
    3.1.2 有限元方法的基本步骤  39-40
    3.1.3 ANSYS软件介绍  40-41
    3.1.4 钢筋混凝土模型介绍  41-44
  3.2 本文有限元模型的验证  44-49
    3.2.1 试验情况介绍  44-45
    3.2.2 ANSYS模拟试验情况介绍  45
    3.2.3 有限元分析与实验值的比较  45-49
  3.3 预制构件的有限元分析  49-57
    3.3.1 预制板厚对刚度的影响  49-51
    3.3.2 预制板混凝土强度对刚度的影响  51-52
    3.3.3 预制板钢筋桁架高度对刚度的影响  52-53
    3.3.4 预制板桁架腹杆对刚度的影响  53-55
    3.3.5 上述各种有限元模型与理论计算公式结果的比较  55-57
第四章设计算例及各常用跨度设计图表  57-70
  4.1 设计的一般规定  57-58
    4.1.1 叠合式受弯构件设计规定  57
    4.1.2 对预制板板厚选取的建议  57
    4.1.3 内力计算规定  57-58
    4.1.4 叠合面抗剪验算  58
  4.2 设计算例  58-66
    4.2.1 已知截面参数、材料指标及规范规定指标  59-60
    4.2.2 荷载及荷载效应计算  60-61
    4.2.3 判断中和轴相对于叠合面的位置  61
    4.2.4 荷载效应标准组合下钢筋应力验算  61-63
    4.2.5 斜截面受剪计算  63
    4.2.6 挠度计算  63-65
    4.2.7 裂缝宽度计算  65
    4.2.8 上部受压钢筋所需支撑间距计算  65-66
  4.3 叠合板常用跨度设计列表:  66-70
    4.3.1 材料属性及截面参数  66
    4.3.2 内力计算  66-67
    4.3.3 各常用跨度板的设计图表  67-70
第五章结论和展望  70-72
  5.1 主要结论  70
  5.2 展望  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
读研期间发表论文及参与科研情况  76

自承式钢筋桁架混凝土叠合板设计计算方法研究

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