空腹桁架梁-空腹夾層板樓蓋的靜力性能分析

蘇銅軍 肖建春 馬克儉 袁增嶸

摘 要：空腹桁架梁-空腹夾層板是一種新型空腹夾層板，為研究其在靜力作用下?lián)隙茸兓?，采用參?shù)化建模分析，通過改變混凝土板厚度、空腹桁架梁及空腹夾層板上下肋剛度、剪力鍵和邊柱剛度、跨高比等，建立94個有限元模型，得出這些因素對樓蓋撓度的影響程度。研究表明，混凝土樓蓋厚度增加，樓蓋撓度先增加后減小;空腹桁架梁上下肋剛度與撓度近似呈線性變化;剪力鍵和邊柱的剛度與撓度呈非線性變化，且隨著剛度增大其對撓度影響程度逐漸降低;跨高比與撓度呈近似正比關(guān)系，且跨高比對結(jié)構(gòu)撓度影響最大，為控制撓度的主控因素。

關(guān)鍵詞：空腹夾層板;靜力;撓度;剛度

中圖分類號：TU393.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

隨著大跨度建筑的興起，人們不斷追求具有高性能和低能耗的新型結(jié)構(gòu)。馬克儉[1]教授首次提出了“鋼筋混凝土空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)”這一新型空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，保留空腹網(wǎng)架優(yōu)點(diǎn)而又克服其抗剪剛度差的缺點(diǎn)。通過實(shí)踐應(yīng)用推廣[2]，新型空腹夾層板及其組合結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)。2017年，關(guān)于昆明滇池國際主體結(jié)構(gòu)會展中心跨環(huán)湖平臺方案選擇上，馬克儉教授進(jìn)一步創(chuàng)新，提出了空腹桁架梁-空腹夾層板新型結(jié)構(gòu)。宋赟[3]和才琪[4]分別對

窩型鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)和蜂窩形鋼空腹夾層板樓蓋做了一定的研究。馮獻(xiàn)慧[5]對正交斜放空腹夾層板樓蓋自振特性進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[6]～[8]對空腹夾層板的結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能等做了基礎(chǔ)性理論研究。文獻(xiàn)[9]～[14]對空腹夾層板靜力性能做了不同的分析。由于空腹桁架梁-空腹夾層板結(jié)構(gòu)提出時間不長，為了進(jìn)行初步分析，采用有限元法對結(jié)構(gòu)撓度進(jìn)行參數(shù)化分析。

1 建立有限元模型

利用大型有限元軟件采用數(shù)值模擬的方式建立空腹桁架梁-空腹夾層板有限元模型。有限元模型平面尺寸為48 m×27 m，網(wǎng)格采用正交正放的形式，網(wǎng)格大小為3 m×3 m，空腹夾層板厚度為1.6 m（其中混凝土板厚80 mm），兩層空腹夾層板之間的凈高度為5.4 m。如圖1所示，為空腹桁架梁-空腹夾層板半跨平面布置圖。如圖2所示，為空腹桁架梁-空腹夾層板的48 m邊立面圖。

4 結(jié)論

在使用荷載作用下分析了表層混凝土厚度、空腹桁架梁上下肋剛度、剪力鍵剛度、柱剛度、跨高比等因素對該種新型樓蓋跨中撓度的影響，主要得出下列結(jié)論：

（1）表層混凝土厚度對整體結(jié)構(gòu)的撓度影響很大，不同于網(wǎng)架和框架結(jié)構(gòu)，說明表層混凝土板對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布影響很大。

（2）跨高比對空腹桁架梁-空腹夾層板跨中撓度影響程度最大，應(yīng)作為控制樓蓋撓度的主控項(xiàng)目。

（3）空腹桁架梁上下肋與空腹夾層板上下肋對比，可以看出空腹桁架梁的上下肋梁高度對整個結(jié)構(gòu)的撓度起主控作用，空腹夾層板上下肋對撓度影響很小，在設(shè)計(jì)時可以考慮通過增加空腹桁架梁的

上下肋梁高度來減小撓度和空腹夾層板上下肋梁的截面積來節(jié)約鋼材。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬克儉，黃勇，肖建春，等.鋼筋混凝土網(wǎng)架與空腹夾層板空間結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用綜述[J].空間結(jié)構(gòu)，1995（3）：28-36+41.

[2]阮文川，丁敬華.空腹夾層板結(jié)構(gòu)體系在工程上的應(yīng)用[J].安徽建筑，2003（2）：81-82.

[3]宋赟，馬克儉，才琪，等.多層大跨度蜂窩型鋼網(wǎng)格盒式結(jié)構(gòu)動力分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，34（4）：82-85+92.

[4]才琪，馬克儉，劉卓群.多層大跨度蜂窩形鋼空腹夾層板樓蓋剛度分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，33（3）：106-109+125.

[5]馮獻(xiàn)慧，馬克儉，陳本，等.正交斜放空腹夾層板樓蓋自振特性分析[J].中國水運(yùn)（下半月），2017，17（4）：236-238.

[6]張華剛，馬克儉.空腹夾層板剛度分析的簡化算法及其靜力性能分析[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（5）：66-71.

[7]黃勇，馬克儉.空腹夾層板的擬板超級有限元分析[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（4）：79-82.

[8]孫濤，何秋霖，馬克儉，等.鋼空腹夾層板結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能[J].后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，32（5）：10-16+22.

[9]姚玲，張華剛，何奇，等.混凝土空腹夾層板靜力性能的有限元參數(shù)分析[J].空間結(jié)構(gòu)，2017，23（1）：43-53.

[10]劉卓群，馬克儉，肖建春，等.混凝土板對鋼空腹夾層板樓蓋靜力性能影響分析[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，41（1）：1-10.

[11]張瑞鵬，馬克儉，劉卓群，等.大跨度空腹夾層板樓蓋的靜力穩(wěn)定性分析[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，32（5）：91-94.

[12]張華剛，馬克儉.空腹夾層板剛度分析的簡化算法及其靜力性能分析[J].貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（5）：66-71.

[13]胡朝英.空腹夾層板靜動力特性理論計(jì)算與試驗(yàn)研究[J]. 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2018，50（1）：123-126.

[14]吳幫，王澤曦，申波，等.型鋼混凝土組合空腹夾層板結(jié)構(gòu)靜動力性能分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2017，47（4）：81-86.

[15]才琪. 多層大跨度空間鋼網(wǎng)格蜂窩型空腹樓蓋的研究與應(yīng)用[D].貴陽：貴州大學(xué)，2017.

[16]陳建偉，邊瑾靚，王寧，等考慮不同配筋率影響的板柱節(jié)點(diǎn)抗沖切性能分析[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2016，41（1）：1-10.

[17]劉振林，盧智成，孟憲政，等用于高壓電氣設(shè)備的剪切型鉛減震器性能影響研究[J]地震工程學(xué)報(bào)，2016，38（4）：564-569.

（責(zé)任編輯：曾 晶）