湖南大学硕士学位论文装配整体式预应力空心楼板试验研究姓名：刘亚敏申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：吴方伯20070514硕士学位论文 I 摘 要 本文研究的装配整体式预应力空心楼板是结合应用了预应力技术和圆孔空心板的叠合结构。它是采用先张法工艺生产的预应力圆孔板作为底板，通过二次浇筑叠合层，构成装配整体式楼板结构体系。这种结构体系具有跨度大、自重轻、施工方便、适应性强等特点，是目前极具潜力的一种楼板形式。 本文主要是对这种装配整体式预应力空心楼板在竖向荷载下的弹性阶段受力性能进行了试验和理论方面的研究。 通过静水加载试验，本文对这种装配整体式预应力空心楼板弹性阶段的受力性能进行了研究。试验研究表明，试验楼板在加载过程中呈现了明显的双向受力特征；通过在预制板侧拼缝处纵向肋中配置纵向钢筋和折线形钢筋，板端支座处及垂直于预制板的长跨方向与梁连接处均按构造配有负钢筋，并在支座处两跨板之间的横向肋内配置横向钢筋，板端孔内加堵块与后浇灌缝混凝土形成一体。这使得楼板具有良好的整体性能，还具备承载力高和抗裂性能良好等特点。 本文采用有限元分析程序 ANSYS，对试验模型进行了分析，计算所得结构各点的荷载位移曲线及结构内力分布，均与试验结果符合较好。 在理论研究方面，本文按弹性理论对双向空心板两方向的刚度进行了分析。由于圆孔的存在，空心板在两个方向的刚度计算方法与实心板不同，计算结果表明，空心板在两个方向的刚度有所不同，且主要取决于孔径与板厚之比（d/h） ，但两者的差别不大。根据此结论将本文所研究的装配整体式空心楼板计算模型简化为普通现浇空心板模型。在此基础上，对计算模型运用拟板法的方法进行了弹性阶段内的内力分析。本文对不同类型空心板计算模型的内力进行了大量计算，分析了空心板在竖向荷载作用下的内力分布规律。 关键词：装配整体式空心楼板；试验研究；有限元分析；刚度各向异性；弹性薄板理论；拟板法； 硕士学位论文 II Abstract The assembled monolithic prestressed hollow slab is a combined application of prestressed technology and hollow slabs technology. The assembled monolithic slab is composed of the prestressed hollow slab which is used as bottom plate and the secondary casting composite layer. This structural system with great potential in the future has the characters of large span, light weight, convenience of construction and good applicability. In this paper, the research is mainly focused on the mechanical characteristics of the assembled monolithic hollow slab under vertical loads in elastic stage. Through the experiment of the assembled monolithic prestressed hollow s under static water, its working performances of elastic stage are studied and analyzed. The experimental result indicates that the working character of the test slab is typically two-way obviously. The longitudinal reinforcement and fold-line reinforcement are disposed in the longitudinal rib of side slot of the prestressed slab, the detailing negative reinforcement is disposed in the bearing of slab end，the connection of beam and the length direction of prestressed slab, the transverse reinforcement is disposed in the transverse rib between two slab at the bearing. The hole of slab end is filled with the block and cast with post-casting concrete. Those makes the floor with good integral performance，high bearing capacity and good cracking resistance. Finite element analysis program ANSYS has been used to analyse the testing model. The calculated force-displacement curve and distribution of inner-force distribution are conformed to the result of experiment. In the aspect of theoretical analysis, stiffness of RC two-way hollow slab have been analyzed according to elastic theory. The result show that flexural stiffness of hollow slabs is different on two ways because of cavity, and the stiffness is mainly dependent on the ratio between hole aperture and plate thickness（d / h）, but the difference between them if small. According to this conclusion, the assembled monolithic hollow slab that researched in this paper can simplify as common cast -in-place hollow slab model. Based on the simplification, the equivalent slab method can be used to analyse inner-force to the computation model under elastic stage. Through large calculation for inner-force of different hollow slab models, some rules of inner-force distribution of hollow slab under vertical loads can be obtained. 硕士学位论文 III Key words：The assembled monolithic prestressed hollow slab; Experimental study; Finite element analysis; Stiffness analysis; Anisotropic property of stiffness; Elastic thin plate theory; Equivalent slab湖湖 南南 大大 学学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“” ） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日硕士学位论文 1 第 1 章 绪论 1.1 引言 随着生活水平的不断提高以及住宅商品化的发展，居民对房屋的环境、功能和质量提出了更高的期望。拥有更大的开间、实现灵活分隔成为居民对房屋更为具体的要求。在这种情况下，根据我国目前国情，寻找开发适宜的结构体系和结构材料成为制约我国建筑业发展的关键。对于所选择的用于多、高层建筑大柱网、大开间的楼盖应满足各种使用荷载要求；柱（墙）间楼盖必须是无梁的平板形式，以保持室内有足够的净空；楼板必须具有良好的裂缝控制性能，正常使用下没有肉眼可见的裂缝；在考虑地震设防的地区，整体性和其它结构性能应满足抗震要求；施工操作简单，工期短，材料消耗低，造价适中，有推广应用价值1。 楼盖体系是建筑结构的重要组成部分之一。选择合理的楼盖体系，不仅可以改善整个结构的力学性能，还可以降低造价。常见的楼盖结构形式有肋梁楼盖、井式楼盖、无梁楼盖、密肋楼盖、扁梁楼盖等。 传统的装配式楼盖多为横墙承重，采用中、小跨度的配以冷加工钢筋作预应力筋的预制圆孔板。与现浇结构相比，装配式结构大大减少了现场浇捣混凝土工作。许多构件在预制工厂生产，提高了标准化工业化程度，构件质量更易保证，节省了大量模板支撑体系，可连续化生产，工期缩短。但这种结构有不可忽视的缺点，由于钢筋强度相对较低，韧性较差，造成构件易脆断；构件往往按简支单向板设计和受力，板端负弯距配筋不足，硬架支模的施工方法容易造成板端开裂；侧拼缝容易开裂，影响观瞻和使用，结构整体性和抗渗性较差，诸多缺陷决定了传统的装配式楼盖已不适用于现今建筑。 现浇混凝土楼盖平面布置灵活，结构整体性好，容易满足使用功能的要求，近年来得到广泛的使用，但是也存在如下不足：由于使用非预应力钢筋，强度设计值最高仅为 360Mpa，在大跨度楼盖的应用中就只能加大板厚，经济性较差；裂缝控制性能较差，对收缩、温差、沉降等间接作用比较敏感，容易引起约束应力而导致可见裂缝。另外，现场湿作业多，难以保证浇注质量。 1.2 预应力与叠合结构 1.2.1 预应力技术 80 年代后期， 预应力技术迅速发展， 特别是高强度、 低松弛的预应力钢筋 （钢绞线、钢丝）和高标号混凝土的使用，显著改善了预应力构件的性能。同时取得硕士学位论文 2 了相当好的经济效益。这不仅在正常使用时提高了抗裂性，减少了挠度，使结构性能更佳，也促使大开间、大跨度结构的发展2。 近年来，国内开始生产