现浇混凝土空心楼盖试验研究.pdf

低温建筑技术 2 0 1 0年第 1 2期 ( 总第 1 5 0期) 现浇混凝土 空心楼盖试 验研究 韩冬 ， 夏柱波 ， 何建 ， 王一平 ( 1 机械 工业第六设计研究院， 郑 州4 5 0 0 0 7 ； 2 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院 。 哈尔滨1 5 0 0 01 ) 【 摘要】 通过对四边简支拼装棚模现浇混凝土空心楼盖竖向均布荷载作用下的破坏试验， 研究了空心楼 盖的受力与变形性能， 确定了极限承载力， 提出了此类楼盖的破坏机构和设计施工建议。 【 关键词】 拼装棚模； 现浇混凝土空心楼盖； 破坏试验 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 0 3 00 3 EXPER玎垤ENTAL STUDY oF CAST I N- S I TU REI NFoRCED CoNCRETE HoLLOW SLAB HAN Do n g ，XI A Z h u b o HE J i a n ， WANG Yi p i n g ( 1 S i x t h I n s t i t u t e o f P r o j e c t P l a n n i n g a n d R e s e a r c h o f Ma c h i n e r y I n d u s t ry， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 7 ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f A e r o s p a c e a n d C i v i l E n g i n e e ri n g ， H a r b i n E n g i n e e ri n g U n i v ，H a r b i n 1 5 0 0 0 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t： Th i s p a pe r f o c u s e s o n t h e e x p e r i me n t a I s t ud y o f c a s t i n s i t u r e i n f o r c e d c o n c r e t e ho l l o w s l a b s i m p l y s u p p o r t e d a t f o u r e d g e s s u b j e c t e d t o v e rt i c a l u n i f o r m l o a d T h e f o r c e a n d t h e d e f o rm a t i o n o f t h i s s l a b a r e s t u di e d， a n d t h e u l t i ma t e l o a d a n d t h e c o l l a p s e me c ha ni s m a r e d e t e rm i n e d t h r o ug h t h e r e s e a r c hTh e s u g g e s t i o ns o f d e s i g n a n d c o n s t r u c t mn d e t a i l s a r e a l s o g i v e n Ke y wo r ds： c e i l i n g f o rm wo r k；c a s t i n s i t u r e i n f o r c e d c o n c r e t e ho l l o w s l a b；f a i l u r e t e s t 现浇混凝土空心楼盖的内模分为简体、 筒芯和箱体、 块 体两种 。以拼装棚板和矩形 空心盒体 为内模的现 浇混凝空 心楼盖称为拼装棚模现浇混凝土空心楼盖。近年来， 以简 体、 筒芯为内模的现浇混凝土空心楼盖在国内应用较多， 相 应的研究工作进行得也较多。而以正方形箱体、 块体为内 模的现浇混凝土空心楼盖 在国内也有相当数量的应用， 但研究工作较少。由于拼装棚模现浇混凝土空心楼盖内模 的空心盒平面为矩形 ， 使 得现 浇混凝 土 空心楼 盖两 个方 向 上肋的问距不同， 两个方向弯曲刚度的不同( 实心板相同) 导致了荷载的分配以及楼盖的受力 与变形特 点和其它楼 盖 有很大不同， 这也是本文研究的关键问题。 1 试验 1 。 1 试 件 试件是 以柱 网尺 寸为 3 7 m 3 7 m， 板名义厚 度为 2 0 0 m m的空心楼盖为工程背景， 采用传统的 T形截面梁的 计算方法 计算楼盖的配筋。结合试验场地大小、 试件制 作的施工难易程度、 加载设备的能力 、 仪器数量及测试能力 等条件， 同时考虑试件应尽可能地反映原结构的力学性能， 基金项 目 黑龙江省教育厅科学技 术研究项 f l ( 1 1 5 2 3 0 2 1 ) ； 哈尔滨工程大学大学生科研训练汁 ( 0 9 0 1 0 2 0 1 1 ) ( 2 ) 通 过 试验 研究 和 A B A Q U S非线性 有 限元 模拟 分 析 ， 碳纤维布加固混凝土构 件 ， 锚 固钢板对 于粘贴 一层或二 层碳纤维加 固的构件 同样适用 。 ( 3 ) 用 A B A Q U S模拟分析碳纤维布加固钢筋混凝土 结构， 可以在一定程度上有效代替试验分析方法来研究构件 的受力机理， 并观察碳纤维布加固钢筋混凝土构件在任意荷 载状态下的应力场， 这是试验无法做到的， 节约大量试验资 金 、 人力和物力。 参考文献 1 候发亮 建筑结构粘结加固的理论与实践 M 武汉： 武汉大 学 出版社 ， 2 0 0 3 ： 1 0 2 赵彤 ， 谢 剑 ， 戴 自强 ， 等 碳 纤维织物朴 强加固混凝 土结构研 究 ( 综述) J =1 = 程力学 ， 2 0 0 0， ( 增刊 ) 7 5 8 7 6 3 3 J I Ji ， M N S Ha d i B e h a v io u r o f e x t e r n a l l y c o n fi n e d h ig h s t r e n g t h c o n c r e t e c o l u m n s u n d e r e c c e ll h i c l o a d i n g j C o m p o s i t e S t r u e - t u r e s ， 2 0 0 3 6 2： J 4 5 1 5 3 4 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6混凝土结构加固设计规范 s 5 崔熙光 ， 等 C F R P加固混 凝土翼缘 受拉 T形截而柱试 验研 究 j 沈阳建筑大学学报， 2 0 0 7 ， ( 3 ) ： 3 9 2 3 9 7 收稿 日期 2 0 1 0 0 91 5 作者简介 张字( 1 9 8 3 一) ， 男， 辽宁锦州人， 工程硕士研究 生，研究方向 ： 结构检测 加 固。 低温建筑技术 2 0 1 0年第 1 2期 ( 总第 1 5 0期) 率过高 和尺寸效应所 产生 的影 响。 2 3 钢筋应变变化特点 在竖 向荷载作用 下 ， 空心楼 盖支 座处钢 筋在 各级荷 载 作用下， 应变值很小， 每级倚载的应变增量基本相同， 呈线 性 变化 ， 钢 筋远远 没 有达 到屈服 强度 ； 空 心板 中心 处板 底 ( 顶) 两个方向的钢筋均 有应 变发生 ， 可 以看 出空心板 的双 向受力特征， 板底( 顶) 钢筋的应变值也不大。板底中心钢 筋的荷载 一应变曲线如图4所示， 观察得到每级荷载的应变 增量基本相同， 由于裂缝在 1 8 k N m 。 左右时开始持续发展， 应变增量在此附近柯小幅度上涨， 其余阶段均呈线性变化， 钢筋远远没有达到屈服强度。 中心板底 两 个方 向的钢筋应 变比值大概在 1 1 左右， 同时板顶两个方向的钢筋应变比值 大概在2左右， 说明该双向空心板在沿长肋方向承担的力较 多。通过钢筋的最大应变值可以计 算出钢筋的最大轴向应 力 为 1 2 2 3 MP a ， 远远小于钢筋 的屈 服强度。 6 O 0 5 0 0 4 0 O 3 0 0 2 0 0 1 O O O 7 ， n r - n O 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 荷载， k Nm。 图4 钢筋荷载 一应变曲线 2 4 裂缝变化特点 在竖向荷载作用下， 当倚载值达到 1 2 k N m ( 不含板 自 重 ) 时， 在板 底中心肋交叉处 出现裂 缝 ， 随 着荷 载的加大 ， 板 底裂缝 由中 央向 四周 不断 扩展 。由于 边 界条 件为 四边 简 支 ， 板 四边 因受压而翘起 ， 板 角在两个 方向翘起作用 下出现 与四边成4 5 。 的裂缝带。当荷载值达到 3 9 k N m 时， 经塞尺 测量板底最大裂缝宽度达到 0 2 ra m， 最大裂缝发生位置在 板角和板底中心处 当荷裁值达到4 2 k N m ( 不含板 自重) 时， 空心板顶部I J 心处混凝土被压碎， 宣告破坏。板破坏时 裂缝的示意图如图 5和图 6所示。在 试件受力的全过程中 ， 肋 间饭 的混凝土 】 没有出现裂缝 。 图5 板底裂缝图 由图可以看出板底裂缝几乎全部发生在肋上， 裂缝集 中在板的中心周 围成 长方形 裂缝 群 ， 且 中心处裂 缝发展 很 充分， 周边肋跨中区域裂缝相对很少。长肋方向板带由于 图6板顶裂缝图 刚度大传递荷载较 多 裂缝 密集的长肋 数 目较 短肋 要多 ， 从 此可以看 出板 的双 向受 力特 征 。现 浇 混凝 土空 心板 破 坏 时 ， 板顶面板角裂缝与四边 围成一个倒 角的正 方形 ， 且裂缝 很集中， 与混凝土实心双向板完全相同， 底面中心的塑性铰 线呈现“ 井” 字形状 ， 且塑性铰线与肋的位置重合， 并未形成 以对角线的形式贯通板底的 型裂缝带 。 3结语 ( I ) 矩形 区格拼装棚 模现浇 混凝 土空心楼盖 在荷 载 作 用下 具有 明显 的双 向受 力特征 ， 板垂 直 于长肋方 向 的截 面刚度大， 分担的衙载旺 土 较多， 整 个受力过程分三个阶段： 未裂阶段、 带裂缝工作阶段和破坏阶段。 ( 2 ) 现浇混凝土空心楼盖在荷载作用 下变形 、 开裂、 破 坏等受力性能都与普 通实心现 浇混凝土双 向板和密肋楼 盖 有本质的区别 。与普通实心现 浇混 凝土双向板相 比， 现浇混 凝土空心楼盖是空心的且正交异性 ， 而且裂缝全部发生在肋 上， 板在破坏时的塑性铰线与肋的位置重合， 在板底中心处呈 “ 井” 字状， 可以看成是一种带肋的加强板； 与密肋楼盖相比， 现浇混凝土空心楼盖肋的厚度与间距都要小的多， 肋和板之 间不存在支承关系， 两者作为一个整体协同变形。 ( 3 ) 现浇混凝土空心楼盖具有较 高的承载力 ， 且具 备 自重轻 、 变形小 、 刚度大等优点。 ( 4 ) 通 过试验研究 ， 本文建 议在结 构设计和施 工过程 中充分利用该类 型板 刚度 大 、 承 载力高且双 向受力的特点 。 由于受力大， 在跨中三分之一处配置大直径钢筋， 两侧配置 小直径钢筋的同时尽量降低配筋率。 参考文献 1 程远 兵， 程文 ， 党纪 边支承现浇混凝 土蜂 窝式空心双r 口 J 板试 验 J 东南大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2 0 0 7 ， 3 7 ( 2 ) ： 2 1 72 2 1 2 I ) B 2 1 1 、 1 5 2 0 2 0 0 7一J 1 1 0 2 1 2 0 0 7 拼装棚模现浇混凝土密 肋楼盖技术规 s 3 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2， 混凝 土结构设 汁规地 S 4 G B 5 0 1 5 29 2 ， 混凝土结构试验力 法杯准 S 5 R派克 ， w1 根勃尔 钢筋混凝土板 M 一L 海 ： 济大学 出版 社 ， 1 9 9 2 收稿日 期 2 0 1 0 0 7 2 5 作者简介 韩冬 ( 1 0 8 4 一 ) ， 男 ， 邵 州人 ， 工程师 ， 从 事结 构 程设 汁 l ： 作 。