装配式钢框架结构楼板及其节点静力性能研究

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近年来,装配式建筑体系因其生产效率高、能源与材料浪费少、节约人力等优点,在我国建筑行业得到推广应用。但对于预制楼板及连接节点的研究仍存在不足,相关结构形式的设计、关键性能与工程应用等方面暂未形成完备的理论架构。本文基于我国装配式楼板发展现状,针对其装配低效、拼缝处易开裂、连接节点整体性较差等问题,设计了两类加工高效、现场湿作业少的装配式楼板及其对应的梁板连接节点。首先,介绍了新型装配式错缝相扣型楼板及其对应的梁板节点,通过现有错缝板静载试验数据,验证了本文数值模拟方法的有效性。在此基础上,分别对错缝相扣型楼板及其梁板节点进行静力分析,分析了两者在静载作用下的应力分布与塑性损伤发展规律。通过参数分析探究了凸台尺寸、高度、侧面倾斜度以及CFRP宽度等参数对错缝相扣型楼板及其梁板节点受弯性能的影响规律,并给出了相应的取值建议。结果表明:改变凸台尺寸、高度及侧面倾斜度对楼板静力性能影响较小,但其对构件加工及安装环节的便利性影响较大;增大CFRP宽度对楼板后期刚度影响较大,且能有效提高楼板整体性;改变楼板厚度与构件长度对楼板抗弯刚度与承载能力影响较大。其次,介绍了新型装配式蜂巢芯楼板及其对应的梁板节点,分别对其进行静力分析,分析了两者在静载作用下的应力分布与塑性损伤发展规律。通过参数分析探究了上下翼缘厚度、芯体厚度、芯体平面尺寸以及密肋宽度等参数对其受弯性能的影响规律,进而提出了适用于蜂巢芯楼板及其梁板节点的构造参数。结果表明:改变上下翼缘厚度、芯体厚度及芯体平面尺寸对楼板静力性能影响较大;增大密肋宽度能有效改善楼板承载能力,且能防止密肋处应力集中情况;改变钢梁腹板高度与现浇层强度对楼板承载能力影响较小;改变节点宽度对楼板静力性能影响较大,且节点区域最终破坏形式有明显不同。最后,对两类新型装配式楼板进行对比,分析了两者在结构形式、施工工艺等方面的优缺点,并在同一工况下对两者进行力学性能对比,从而能够综合地评价各自的主要优势与局限性,同时给出了两类装配式楼板的构造建议,为工程应用提供理论参考。
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