页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板受力性能试验及挠度计算分析

根据3块足尺页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板试件和1块足尺现浇双向楼板对比试件的静力堆载试验结果,分析了双向叠合楼板预制底板的普通混凝土和后浇叠合层的页岩陶粒轻质混凝土采用相同强度等级时的挠度变形特点,并根据试验结果和弹性力学薄板理论推导了页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板的挠度计算公式。推导了四边固支页岩陶粒混凝土和普通混凝土叠合板在竖向均布荷载作用下截面中和轴高度、抗弯刚度和挠度的计算表达式,并分别对挠度和初始刚度计算公式进行了修正,提出了考虑四边支承转动的页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板挠度计算公式。结果表明:页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板跨中位移呈现线弹性变化特征,页岩陶粒轻质混凝土材料的弹性模量、叠合楼板中设置的钢筋桁架以及双向叠合板的板端约束条件是影响叠合楼板刚度和跨中挠度的主要因素;采用所推导公式计算的页岩陶粒混凝土叠合楼板的挠度值与试验值吻合良好。     

大尺寸大开间页岩陶粒混凝土双向叠合板足尺试验研究

针对目前装配式建筑中常用的钢筋混凝土叠合楼板自重较大、工厂标准化生产的预制底板规格尺寸较小的问题,提出了一种由两块预制普通混凝土大板通过一条整体式接缝拼装,并后浇轻质页岩陶粒混凝土而成的大开间叠合楼板,页岩陶粒混凝土后浇层可有效减小楼板自重,提高楼板的保温、隔热和隔声性能。通过进行叠合板足尺试件的堆载试验,研究其在竖向荷载作用下的承载力、变形特征、破坏形态及整体式接缝的传力性能。结果表明,该大开间叠合板试件在正常使用极限状态下的跨中挠度和裂缝宽度均满足相关规范要求,且表现出明显的双向板裂缝分布特征,所采用的整体式接缝具有良好的传力性能,可以作为结构楼板使用。此外,有限元模型所选取的材料本构模型和接触面设定较为合理,计算结果与试验结果吻合良好,可用于轻质混凝土叠合楼板受力性能及影响参数分析。     

预应力混凝土四边简支双向叠合板的设计方法

对预应力混凝土双向叠合板进行了抗弯刚度分析,基于弹性薄板原理,按照正交各向异性板推导四边简支单向预应力矩形板的相应计算公式,通过自编程序求解出双向叠合板在四边简支边界条件下的计算系数,并编制成与普通钢筋混凝土双向板相对应的表格,为其进一步推广应用奠定基础。通过与现浇四边简支双向板弹性计算系数的比较可知,在预应力双向叠合板的设计中,应将预制构件沿短跨方向布置才能更好地发挥其节省钢材的优势。     

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段短期刚度研究

预应力混凝土钢管桁架叠合板是近几年出现的一种新型叠合板,叠合板在施工阶段的受力性能非常重要。设计了4个预应力混凝土钢管桁架叠合板试件,并对其进行受弯载荷试验。给出了4个试件的荷载-跨中挠度曲线。同时考虑钢管对混凝土的约束,按照等效截面刚度法推导出了施工阶段的短期刚度计算公式,计算了简支板的跨中挠度。在构件抗弯刚度未发生严重退化时,跨中挠度的计算结果与试验结果较为吻合。     

轻质芯模混凝土叠合密肋楼板试验研究与分析

为研究轻质芯模混凝土叠合密肋楼板的受力和变形性能,对由混凝土梁四边支承的轻质芯模混凝土叠合密肋楼板的足尺模型进行了竖向加载试验。观测楼板裂缝的出现和发展以及楼板破坏过程,分析楼板的荷载-挠度曲线、荷载-钢筋应变曲线以及楼板的安全性和适用性。试验结果表明,在初始加载到破坏的整个过程中,楼板的裂缝逐渐开展,挠度缓慢增大,楼板表现出良好的延性破坏特征;同时楼板呈现出明显的双向板受力特征,主肋表现出T形截面梁的受力特征;楼板具有较高的安全储备和良好的适用性。     

碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合楼板静载试验研究

为了解决装配式混凝土双向叠合板的预制底板需要预留外伸钢筋,现场设现浇带接缝方式施工效率低、成本高的问题,在普通密拼接缝的研究基础上提出了板底跨缝粘贴碳纤维增强复材条带的密拼接缝方式。通过6块四边简支的矩形单缝密拼双向叠合楼板静载对比试验,从受力特点和破坏形态、承载特性、变形能力三个方面研究了碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合板的受弯性能。研究结果表明：四边简支的密拼混凝土叠合板均能实现双向传力,未出现拼缝处裂缝集中的现象;碳纤维增强复材有效参与截面受力,对提高构件的开裂荷载、使用状态试验荷载值贡献明显,能使叠合板抗弯刚度提高25%,对板底拼缝的约束作用非常明显;使用聚合物砂浆填充板缝可增强结构整体性,使叠合板抗弯刚度提高23%,减小板底拼缝宽度增加量。     

预应力连续双向板布筋方式及受力性能研究

预应力连续双向板布筋是无粘结预应力混凝土板全新的布筋方式,通过用弹性理论与塑性理论对四边简支预应力混凝土板进行内力分析,从多种布筋方式中选择出了最优方案,即跨中板带集中配筋,分析研究其应力分布状态,解决了预应力板的刚度、抗裂度、稳定性以及合理的强度计算等问题,并推导出了相应的公式,最后通过四边简支钢筋混凝土正方形板的足尺试验验证了理论的正确性。按此方式配筋,可节约钢材50％以上。     

刚度减弱的叠合式双向楼板内力与挠度研究

针对叠合式双向楼板拼缝存在使截面刚度减弱尚无弯矩、挠度有效计算方法的实际情况,采用ABAQUS软件建立叠合式双向楼板分析模型,根据弹性理论探讨叠合式双向楼板跨中弯矩、挠度的变化规律。采用定量计算和定性分析的方法,将四边简支的叠合式双向楼板与现浇双向楼板的受力情况进行对比分析。结果表明:叠合式双向楼板长向刚度减弱,长向抗弯能力减小,短向抗弯能力增大;叠合式双向楼板短向弯矩值增加,长向弯矩值不予折减仍按现浇双向板弹性理论配筋;弹性理论计算结果、ABAQUS软件模拟结果和试验测得数据吻合较好,可为同类楼板的研究和工程应用提供参考。     

钢筋桁架叠合双向板刚度计算方法研究

根据已有的带钢筋桁架混凝土叠合双向板与现浇双向板对比试验结果,针对叠合双向板的受力特性,结合混凝土规范中的相关理论依据。引入折减系数对已有的刚度的公式进行适当修正,最终提出叠合双向板抗弯刚度和挠度的计算公式。将计算结果与试验结果进行对比,计算值和试验值吻合较好,误差在10%以内,验证了公式的合理性。最后给出了相关设计建议。     

密拼钢筋桁架混凝土叠合双向板堆载试验研究

为研究密拼钢筋桁架混凝土叠合双向板的受力性能,进行了2块四边简支边界下的3.6m×3.6m叠合板堆载试验,研究了板的破坏模式、拼缝传力、刚度及承载力.试验结果表明:2个试件具有相似的破坏模式,板底裂缝形态均呈"米"字形,与现浇板存在差异;密拼接缝两侧按《钢筋桁架混凝土叠合板应用技术规程》(T/CECS 715-2020)要求配置桁架钢筋,能保证拼缝搭接钢筋有效传力,实现了板的双向受力;屈服荷载前,增加拼缝搭接钢筋可提高双向板的整体刚度;密拼试件的承载力实测值均不低于采用弹性薄板小挠度理论和极限平衡法计算的承载力.     

钢筋混凝土双向板肋梁楼盖挠度计算方法研究

对现浇钢筋混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板、边区格板和角区格板,分别进行了均布荷载作用下的静力加载试验,测试了梁板的挠度值;考虑区格板边界支承条件的影响,建立了双向板挠度计算公式,并将公式的挠度计算值与试验值进行比较。结果表明:按线弹性理论所得的挠度值与试验值之间存在较大误差;按挠度计算公式计算所得挠度值与试验结果比较吻合。     

轻质装配式叠合楼板拼接处受力性能试验研究

提出了一种轻质装配式叠合楼板,由压型钢板、带桁架钢筋轻质陶粒混凝土预制层及普通混凝土现浇层三部分组成,在拼接处增设构造钢筋并用栓钉将楼板与钢梁焊接。分析了各级加载下试件在拼接处的抗弯承载力、挠度以及裂缝等力学性能指标。结果表明,拼接处的构造措施能有效提高叠合楼板的承载力和变形能力;与普通叠合楼板相比,该种楼板具有自重低、承载力高、延性好及施工效率高等特点,具有广阔的应用前景。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

陶粒混凝土-开孔薄壁钢梁组合楼板的受力性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。为研究该类组合楼板的受力性能,对6组不同构造的两边简支组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键分布及薄壁钢壁厚的变化对组合楼板整体受力性能的影响。结果表明：对应等效均布荷载2kN/m2的组合楼板,中心挠度远小于L/500,能够承担的最大荷载值为13.25kN/m2;当混凝土严重开裂且板跨中最大挠度达到L/45时,组合楼板试件并未出现整体塌落;主钢梁上抗剪栓钉的增加,对提高组合楼板的极限荷载和整体刚度均不明显;边梁增设抗剪栓钉对组合楼板的屈服荷载及整体刚度均产生显著影响,当边梁设置与主梁同样的抗剪栓钉时,屈服荷载和整体刚度增幅分别为82.1%和35.6%。     

帽型薄壁钢梁-轻骨料混凝土组合楼板受力性能试验研究

由帽型冷弯薄壁钢梁作为组合楼板的承重骨架,与轻骨料混凝土预制板块经后浇水泥砂浆而形成轻质组合楼板。为研究其受力性能,设计并制作了5块具有不同构造特征的组合楼板试件,对其进行了简支条件下的静载试验。结果表明：该组合楼板具有较大的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到正常使用状态的荷载标准值3.2kN/m2时,跨中挠度远小于L/500。当组合楼板的整体变形较大时,帽型钢梁内部的外伸腹板对提高组合楼板的整体刚度产生明显作用,极限状态下割线刚度是帽型钢梁内部无外伸腹板时的2.5倍;当次梁截面高度由20mm增至50mm时,组合板的极限荷载增幅为87.5%。     

考虑梁板相互作用的现浇混凝土肋梁楼盖静力试验与理论分析

为研究现浇混凝土双向板肋梁楼盖梁板的相互作用,对柱支承混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板和边区格板模型进行了竖向加载试验,观测了这两种区格板模型中板、梁及柱的裂缝发展及破坏过程;分析了梁、板的荷载-挠度曲线以及板、梁和柱的荷载-钢筋应变曲线;采用线弹性理论、塑性理论和等效框架法分别计算了板控制截面的弯矩值并与试验值进行比较。根据试验与分析,对楼盖结构中梁与板的相互作用进行了分析。结果表明：这两种区格板肋梁楼盖模型均发生梁 板破坏模式;按线弹性理论和塑性理论（板破坏模式,不考虑梁板相互作用）所得板控制截面弯矩值与试验值差别较大,而按等效框架法和塑性理论（梁-板破坏模式,考虑梁板相互作用）所得弯矩值与试验值吻合较好。按塑性理论的梁 板破坏模式,分析了这两种区格板楼盖的极限荷载,分析结果与试验结果比较吻合。     

一边固支三边简支预制矩形肋底板混凝土双向叠合板的简化弹性计算方法

结合预制矩形肋底板混凝土双向叠合板(简称双向叠合板)的受力特点,分析了当前实际工程设计中存在的问题。针对双向叠合板的正交构造异性特征影响,采用荷载叠加法和正交构造异性板理论求解了均布荷载下一边固支三边简支双向叠合板挠度及弯矩的解。通过对解作形式变换和引入等效跨度比,将双向叠合板等效为各向同性双向板进行计算,提出了简化弹性计算方法。编程计算得到了双向叠合板强、弱方向刚度比为0.5和2.0,以及等效跨度比在0.5~1.0时的弹性系数。介绍了按照等效跨度比查找各向同性双向板弹性系数的线性插值法,并与编程计算结果进行对比。结果表明:采用简化弹性计算方法得到的结果与编程计算结果吻合良好,完全能够满足工程设计要求,该方法准确可行。