大跨度角洞楼板的受力性能分析.pdf

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1、70低温建筑技术2010年第8期(总第146期)大跨度角洞楼板的受力性能分析黄云勇，程柯(1．浙江省建筑科学设计研究院有限公司，杭州310012；2．华森建筑与工程设计顾问有限公司杭州分公司．杭州310012)【摘要】本文对住宅建筑中常用的大跨度角洞楼板进行了详细的分析，对周边简支角洞楼板的变形和内力在各截面的分布规律进行了详细的探讨，并和简支普通楼板作了比较。文中还分析了周边固支角洞楼板的变形和内力的变化规律，并和简支的结果进行比较。得出一些有价值的结论，可为该类结构的设计提供参考。【关键词】开1：3楼板

2、，应力集中，挠度，简支板【中图分类号】TU225【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)08—0070—02随着建筑形式逐渐趋于多元化，人们对建筑空间、建筑功能等提出更高的要求。建筑功能的变化，往往要求在楼板中的局部位置开洞⋯，如在跃层住宅的楼板中开洞等。∞这些楼板的尺寸一般都较大(如大于6～8m)，洞口的尺寸『厂往往也较大，一般大于lm。洞口的存在使对称的结构变得不对称，破坏了结构的连续性，引起结构内力和变形的突L变，受力性能变得十分复杂。洞口角点处往往由于受到弯矩、剪力、扭矩的共同作用

3、，处于复杂的应力状态，引起混凝图1角洞楼板结构计算简图土开裂，这类问题也越来越受到结构工程师的关注。洞口较小的范围内，如图2所示。的位置、尺寸以及形状对结构的内力和变形有很大的影均布荷载作用下，角洞楼板和普通楼板的膜面内力、膜响拉J，本文从实用的角度仅研究住宅建筑中常有的角洞楼剪力、膜面横向剪力一般很小，引起内应力和变形的内力主板的内力和变形的变化规律。要是膜面弯矩和扭矩。图3为角洞楼板与普通楼板板底应本文采用壳单元模拟楼板和洞口边加强梁肋。采用力曲线，可以看出，普通楼板应力变化曲线一般呈类抛C25混凝土，

4、材料特性为：Ee=2．8×10N／mm，v=0．2。分物线形，在楼板边缘一般有较小的压应力，并随着，的增析中采用周边简支和周边固支的边界条件，为了研究开1：3楼板与无洞口普通楼板(下简称普通楼板)受力性能的差大，应力逐渐增大，且为拉应力，达到某一峰值后，拉应力减别，另取相同尺寸的普通楼板计算作为比较。小；在角洞附近，拉应力明显陡降(图3a)，在肋梁位置(图1四边简支角洞楼板的受力和变形分析3b)，肋梁由于受弯，在内端部承受较大应力，由于截面突然计算模型如图1所示。楼板尺寸A·B=6m×6m，角洞尺增大，相同

5、曲率的弯曲变形使得应力突然增大，这是由于角寸口·b=2mX2m，肋梁截面为200ram×500ram，楼板厚度取洞楼板的局部加强作用和角洞的应力集中。角洞处集中应170ram，荷载设计值(含自重)取12kN／m。变形仍基本表现力一般比普通楼板大很多，往往会引起结构局部进入塑性为双向凹曲的碟形变形，和普通楼板相比变形的最低点发生状态；离角洞越远，角洞楼板的应力变化趋势和普通楼板基了偏移。图2为角洞楼板和普通楼板各截面的竖向挠度。可本一致(截面Y=3)，且一般低于普通楼板的叮。应力，为普以看出，由于肋梁对楼板角

6、部的局部加强，角洞楼板的竖向挠通楼板的75％～85％。这表明角洞楼板除角洞附近外可按度一般较普通楼板相应位置的挠度小，即角洞楼板的刚度提照普通楼板的计算结果进行相应位置截面的配筋，而偏于高，因而更容易满足正常使用极限状态设计的要求。对上述安全；分析表明角洞附近的主拉应力方向基本以角点为中角洞楼板，其最大挠度约为普通楼板的68％～75％，且离洞心，向外呈放射状的一系列放射线，角洞附近可以根据拉应口越远差值越小。力的大小和方向进行局部加强，实际设计中应以角点为中但角洞楼板由于洞口的存在，使结构形状变得奇异，引心

7、，布置一定数量的放射筋。起结构刚度的突变，导致整个楼板结构的内力和变形明显应当明确，应力集中和洞口的形状和尺寸密切相关，洞不对称，其变形形式和普通楼板也有很大的差异。由于对边应力集中也是局部现象，洞边应力远大于相应位置无洞称，普通楼板任一或Y方向的最大挠度都发生在跨中位时的应力，也远大于距洞边稍远处的应力，但是在约1～2倍置，而角洞楼板的最大挠度一般不在其跨中位置，而更接近洞口长度或宽度外，应力几乎不受洞13的影响，应力分布情于板的几何形心位置。上述几何尺寸的角洞楼板其最大挠况以及数值的大小(无肋梁加强时)

8、都几乎和无洞时相同。度的坐标(单位：in)分别为：(一0．2，1．0)，(一0．14，2．0)，一般说来，应力集中的程度越高，集中的现象越是局部性(一0．07，3．0)，这说明角洞对结构挠度的影响只在洞周围的，设计时要充分注意。黄云勇等：大跨度角洞楼板的受力性能分析71O．00．0一O．8一O．8aⅢ／避目一1．6—1．6吕旨—2．4皇-2．4暑—3．2一3．2越嚣一4-4．O．0--4．8-4．8-5．6—5．