鋼-混凝土組合空腹板結(jié)構(gòu)受力性能和設(shè)計方法研究.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)濟性好的特點，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。目前對于組合空腹板的研究主要集中在周邊簡支的組合空腹板結(jié)構(gòu)的靜力特性分析上，對其動力性能有初步的研究，對該類結(jié)構(gòu)剪力連接鍵的受力性能有了較為深入的研究。但是，已有的理論分析計算結(jié)果與試驗值誤差較大，實際工程設(shè)計

2、偏于保守，加上對影響結(jié)構(gòu)受力的參數(shù)分析工作做得較少，使得實際工程中結(jié)構(gòu)用鋼量偏大，結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢沒有明顯的體現(xiàn)出來；當在極限荷載作用下，由于混凝土開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結(jié)構(gòu)進行受力性能分析，并且開展變參數(shù)影響研究和優(yōu)化設(shè)計分析，總結(jié)分析方法和設(shè)計要點，以完善結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論，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，運用APDL語言建立鋼-混凝土組合空腹板有限元分析模型，進行線性和非線性分析，通過與既有試驗結(jié)果進行對比，驗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度等級，來考察重要設(shè)計參數(shù)對單調(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)學模型，通過對實際工程的優(yōu)化設(shè)計分析，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。通過對不同跨度的組合空腹板進行優(yōu)化設(shè)計，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．對組合空腹板結(jié)構(gòu)的分析方法和