可拆装钢-混凝土组合楼板承载力试验与模拟分析.pdf

第 4 5卷第 l 2期 2 0 1 4年 1 2月 Vo 1 4 5 No 1 2 De c 2 0 l 4 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y - 1 0 9 7 可拆装钢 一混凝土组合楼板承载力试验与模拟分析 张溯李济民 ( 中国京冶工程技术有限公司 ， 1 0 0 0 8 8 ，北京) 摘要：为掌握实际工程中预选用的组合楼板的承载性能， 以钢框架一 混凝土组合楼板为研究对象， 进行 静力加载试验 ， 并利用通用有限元# ： A N S Y S 对试验中组合楼板进行承载模拟计算， 结果表明组合楼板的槽钢 和压型钢板发生塑性变形前的模拟计算结果与试验得到的荷载一 挠度曲线吻合很好，基于简化的材料应力一 应 变关系的有限元计算模型可用于钢框架一 组合楼板弹性范围内的承载性能分析中。 关键词 ：钢框架一 混凝土组合楼板 ； 承载力 ； 有限元方法 中图分类号： T U 3 9 8 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 0 - 4 7 2 6 ( 2 0 1 4 ) 1 2 1 0 9 7 0 3 EXPEI UM ENTAL AND SI M ULATI ON ANALYS I S ABOUT THE BEARI NG CAPACI TY oF S TEEL FRAM哐一CoNCRETE CO oSI TE S LABS ZHANG SuLI J I mi n ( C h i n a J i n g y e E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o ，L t d ，1 0 0 0 8 8 ，B e i j i n g ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o g r a s p t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f c o mp o s i t e s l a b s wh i c h i s u s e d i n a c t u a l d e mo n s t r a t i o n p r o j e c t ，t h e s t e e l f r a m e - c o n c r e t e c o m p o s i t e s l abs i s t a k e n a s r e s e a r c h o b j e c t i v e T h i s p a p e r c a r r i e s o u t s t a t i c l o a d t e s t ，a n d s i mu l a t e s t h e p r o c e s s b y ANS YS s o f t ware，T h e l o a d - d e f l e c t i o n c u r v e wh i c h i s o b t a i n e d f r o m s i mu l a t i o n i s g o o d a g r e e me n t wi t h t h e t e s t r e s u l t ， T h e fin i t e e l e me n t mo d e l wh i c h i s ba s e d o n a s i mp l i fie d ma t e r i a l s t r e s s - s t r a i n r e l a t i o n s c a n b e u s e d f o r a n aly z i n g t he b e a r i n g c a p a c i t y o f t h e s t e e l f r a me - c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b s Ke y wor d s： s t e e l f r a me - c o n c r e t e c o mp o s i t e s l a b s ；b e a r i n g c a p a c i t y；fin i t e e l e me n t me t h o d 压型钢板一 混凝土组合楼板因其刚度大 、延性好 、 施工方便 、经济效益优越等特点 已在我国得到广泛应 用 ，不同的工程特点决定了组合楼板结构形式的复杂 性 ， 组合楼板 的设计对其工程应用具有关键作用。 现行 Y B 9 2 3 8 -1 9 9 2 ( 钢一 混凝土组合楼盖结构设计与施工 规程 1 给出了组合楼板正截面抗弯承载力的计算方 法 ， 该方法有截面受拉区 、 受压区均达到材料的强度设 计值和楼承板与混凝土完全 共同作用 的两个假 设前 提 ， 然而 有关研究表明 2 3 压型钢板与混凝土之间存在 纵向滑移 ，使组合楼板的极限荷载远低于按正截面抗 弯设计方法得到的荷载值 。陈世明 、 陈浩军 等人通 过试验和理论研究表明考虑压型钢板和混凝土间的相 对滑移后 的组合楼板跨中挠度值与按完全组合作用的 计算值相差很大。张洁I 5 等人对压型钢板一 混凝土组合 楼板纵向粘结性能的研究表明，组合楼板破坏时闭 口 型压型钢板与混凝土间的粘结应力并未完全消失 。王 元清 6 、 王秀丽 、 孙磊例等人对组合楼板承载力有限元 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 7 0 3 基金项 目： 中冶建 筑研 究总院 有限公 司 中国京 冶工程技 术有限公司资 助 ( J A A 2 0 1 2 k j 0 2 ) 作者简 介： 张溯 ( 1 9 6 4 一 ) ， 女 ， 满族 ， 吉林 四平人 ， 教授级高级 工程师 ， 硕 士 ， e - ma i l ： z h a n g s u 0 5 0 1 1 2 6 c o m 分析方法的研究 ，提出了与试验结果吻合较好的有限 元计算方法 ， 但 目前压型钢板一 混凝土组合楼板与钢框 架连接后形成的装配式构件 的试验与理论分析还很少 报道 。本文选择可拆装立体停车库示范工程中的钢框 架一 混凝土组合楼板为研究对象， 进行静力加载试验和 有限元分析 ，得到了计算结果与试验结果吻合很好的 组合楼板有限元模型 ， 可为合理设计钢框架一 混凝土组 合楼板并更好地加以应用提供参考。 1 钢框架一 混凝土组合楼板制备及静力试验 1 1 组合楼 板 制备 试验选用钢框架一 组合楼板 1 ： 1 足尺真 型件 ，尺寸 为5 4 9 0m mx 2 4 3 5 m m， 钢框架为四周槽钢 、 中间为矩形 钢管 ， 压型钢板用栓钉固定在钢框架上， 其上绑钢筋浇 混凝土。 浇混凝土前在楼板跨中和1 4 跨位置预埋振弦 式应变计 ， 楼板制作过程见图1 。 为模拟真实情况 ， 试验 用楼板按实际安装方法连接在H型钢梁上( 图2 ) ， 用直 径4 2 mm的螺栓将连接钢梁固定于实验室地梁上。 1 2 试 验 方案 采用竖向分区域分级加载试验 ，加载前将上表面 划分成4 个区域 ， 以1 2 t 为加载级差将标准重量的砝码 均匀放 置在组合 楼板上 表面 ，每级 加载 时间间隔5