石膏空腔模异型网格无梁楼盖应力分析

第33卷第5期　2010年5月合肥工业大学学报(自然科学版)J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.33No.5　May 2010　收稿日期:2009205214;修改日期:2009207214作者简介:吴春萍(1963-),女,安徽合肥人,合肥工业大学正高级工程师.现浇空心无梁楼盖受力性能的有限元分析吴春萍,　白东丽(合肥工业大学建筑设计研究院,安徽合肥　230009)摘　要:为了深入了解现浇空心无梁楼盖的受力特性,文章应用有限元方法分析了此类型楼盖与实心板无梁楼盖受力差异,总结了空心无梁楼盖的内力分布规律和变形特征,并分析了横肋设置的有利影响,为空心楼盖的合理设计提供了理论基础。

关键词:现浇空心无梁楼盖;有限元分析;挠度;正应力;剪应力中图分类号:TU3751101 文献标志码:A 文章编号:100325060(2010)0520726205Finite element analysis of mechanic performanceof cast 2in 2situ concrete hollow flat slabWU Chun 2ping ,　BA I Dong 2li(Institute of Architectural Design ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China )Abstract :Focusing on the force resistance property of cast 2in 2situ concrete hollow flat slab ,this paper adopts the finite element method to analyze the difference of force resistance between hollow slab and solid slab.The law of internal force distribution and the features of the distortion of hollow slab are summarized.Besides ,the advantageous stress performance of the horizontal rib on hollow slab is analyzed.The research provides a the 2oretical basis for the rational design of the said slab.K ey w ords :cast 2in 2situ concrete hollow flat slab ;finite element analysis ;flexibility ;normal stress ;shearing stress 现浇空心无梁楼盖是按一定规则放置内膜后经浇筑混凝土而形成的空腔楼盖,具有结构自重轻、保温隔热、平面布置灵活及综合经济效益突出等优点,已经在商场、图书馆、教学楼等大空间的建筑中得到了广泛的应用[1],但对这种体系的受力特性研究并不完善。

现浇混凝土石膏空腔模盒无梁复合楼板施工工法现浇混凝土石膏空腔模盒无梁复合楼板施工工法一、前言现浇混凝土石膏空腔模盒无梁复合楼板施工工法是一种新型的楼板施工技术，其采用石膏空腔模盒结构，利用混凝土浇筑形成复合楼板。

该工法具有施工效率高、质量好、成本低等优点，在实际工程中得到了广泛的应用和验证。

二、工法特点1. 采用石膏空腔模盒结构，具有自重轻、强度高、隔音效果好等特点。

2. 无梁设计，减少了构造件的数量，节约了材料、劳动力和成本。

3. 施工工艺简单，仅需一次浇筑，提高了施工效率。

4. 混凝土与石膏模盒之间具有较好的粘结性，提高了楼板的受力性能。

三、适应范围该工法适用于多种场所，包括住宅、商业建筑、工业厂房等。

特别适用于要求隔音效果和轻质结构的工程项目。

四、工艺原理现浇混凝土石膏空腔模盒无梁复合楼板施工工法依靠石膏空腔模盒提供楼板的强度和稳定性，采用混凝土浇筑填充空腔形成复合楼板。

具体工艺包括以下几个步骤：1. 模板安装：根据设计要求，将石膏空腔模盒按照楼板布置方案进行安装和固定。

2. 钢筋布置：根据设计要求，在模盒内铺设和绑扎钢筋，保证楼板的受力性能。

3. 砂浆涂抹：在石膏模盒内涂抹一层砂浆以提供混凝土与石膏模盒的粘结性。

4.混凝土浇筑：将预制的混凝土用泵车倒入模盒内，并进行充分振捣，确保混凝土充实和密实。

5. 养护：浇筑完成后，对楼板进行养护，保证混凝土的强度和稳定性。

五、施工工艺1. 模板安装：根据楼板布置方案，将石膏空腔模盒进行拼装和固定。

2. 钢筋布置：根据设计要求，在模盒内铺设和绑扎钢筋，确保楼板的受力性能。

3. 砂浆涂抹：使用专用的砂浆涂抹机对石膏模盒内表面进行涂抹，提供混凝土与模盒的粘结性。

4. 混凝土浇筑：使用泵车将预制的混凝土倒入模盒内，并进行振捣，确保混凝土充实和密实。

5. 养护：浇筑完成后，对楼板进行养护，保证混凝土的强度和稳定性。

六、劳动组织施工过程中，需要依次进行模板安装、钢筋布置、砂浆涂抹、混凝土浇筑和养护等工序。

磷石膏空腔模无梁楼盖的连续化分析谢钦;黄勇;王佳炜;贾航【期刊名称】《贵州科学》【年(卷),期】2012(030)005【摘要】通过运用ansys软件对磷石膏空腔模无梁楼盖进行截面应力分析，提出了该类方盒空心板连续化模型的基本假定。

将空心板分别分为不考虑表层抗弯刚度与考虑表层抗弯刚度两种情况建立分析模型，采用连续化分析方法，推导了2种情况下空心板的基本方程，进而建立了周边简支条件下各自的内力和位移计算公式。

用精细有限元方法，对实例进行了数值模拟，所得有限元计算值与连续化分析所得结果吻合较好，2种情况的最大相对误差分别为8．38％和7．78％，考虑表层抗弯刚度时的精确度较高，表明所提方法的正确、合理性。

文中所提方法和公式均通过理论、数值验证，可作为磷石膏空腔模无梁楼差研究的理论基础。

%The software of ANSYS was applied to study the cross section stress of phosphorus gypsum evacuated mould floor without beam. A basic assumption of square hollow slab continuous model was put forward inthis pa- per. Two analysis models were established for the hollow slabs in two situations-the flexural stiffness of surface layer not considered and the flexural stiffness of surface layer considered. The basic equation was given for these two ca- ses by adopting the method of continuous analysis to set up calculation formula of the internal force and displace- ment with the surrounding and simply supported condition. Finite element method was taken to do numerical simu- lation on some examples. The results showedthat the finite element calculation was in good agreement with the con- tinuous analysis method. The maximum relative errors of the two cases were 8.38 % and 7.78 % respectively. The flexural stiffness of surface layer considered had a higher accuracy, which suggested that the proposed method was correct and rational. The method and formula were proved by theory and numerical simulation and could be used as a theory basis for phosphate gypsum evacuated mould floor without beam.【总页数】7页(P54-60)【作者】谢钦;黄勇;王佳炜;贾航【作者单位】贵州大学土木建筑工程学院,贵阳550025;贵州大学土木建筑工程学院,贵阳550025;贵州大学土木建筑工程学院,贵阳550025;贵州大学土木建筑工程学院,贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TU398.9;TU317.1【相关文献】1.磷石膏空腔模无梁楼盖中柱节点位移分析 [J], 王成芬2.磷石膏空腔模无梁楼盖中柱节点静力特性分析 [J], 王成芬3.磷石膏空腔模无梁楼盖结构静力特性研究 [J], 姚伟4.磷石膏空腔模无梁楼盖中柱节点应力分析 [J], 王成芬5.新型无梁楼盖磷石膏复合空腔层模盒保温隔热性能试验研究 [J], 宋博辉;黄政华;王家辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

石膏空腔模盒（BZS模盒）密肋空腔楼盖产品及技术说明一、技术简介在现浇砼结构中，石膏空腔模盒（BZS模盒）密肋空腔楼盖技术是继无梁楼盖、普通梁板，密肋楼板、无粘结预应力平板后开发的一种新型现浇结构体系，是我国建筑结构领域的一项重大创新，它为21世纪建筑现代化提供了技术支撑，是一种性能价格比优越、更符合人性化的高技术水平的结构体系，具有巨大的社会经济价值。

二、产品说明1、石膏空腔模盒（BZS模盒）：利用工业副产品石膏为主要原料，经过特殊工艺生产出一种新型、节能、环保的专利建材产品。

2、石膏空腔模盒（BZS模盒）密肋楼盖：采用BZS模盒模盒作为施工内模，并将BZS模盒模盒永久性地填埋于砼楼板内的一种由砼空腹结构与BZS模盒相结合所形成的一种复合楼板结构。

3、产品图片：4、产品结构型式、基本尺寸结构型式：BZS模盒单块外形为类正方体，模腔内呈多球面、腔内顶面设有十字型或井字型加强肋，其外形见图1、图2(单位：毫米)A—顶面B—底面C—腔内加强筋图1 平面示意图A—顶面B—底面D—壁厚H—高度R—腔内加强肋半径腔内加强肋半径R75为凸出弧面，腔内加强肋半径R150为凹进弧面。

图2 剖面示意图基本尺寸：单块BZS模盒的基本尺寸见表2的规定。

表2 基本尺寸及允差单位为毫米项目指标长480顶面宽480长580底面宽580高度100、125、150、175、200壁厚305、技术参数1)断裂荷载要求：断裂荷载值应≥2600N。

2)模盒的放射性应符合表4的规定。

表4 放射性要求项目指标Ira ≤1.0Iγ≤1.0三、石膏空腔模盒（BZS模盒）密肋空腔楼盖技术说明1、BZS模盒空腔模是使用建筑石膏经过专利技术制成，已获得多项国家专利。

（经环保部门检测认定为是“不受使用限制”的优良建筑材料）在实际施工过程中，需要预先制作，作为内模使用，施工结束后，无需拆除。

2、现浇混凝土BZS模盒密肋空腔楼盖是在密肋梁结构的施工中，使用我公司专利产品“BZS模盒”作为填充内膜。

B Z S无梁空腹楼盖技术与应用BZS模盒无梁空腹楼盖技术应用概要一、BZS模盒无梁空腹楼盖结构设计特点1、 BZS模盒无梁空腹楼盖技术的核心产品是玻璃纤维增强石膏空腔模（简称BZS 模盒）。

2、适用范围：●大跨度、大空间的多层和高层建筑（如：商场、办公楼、图书馆、展览馆、教学楼车站、多层停车场、工业厂房、仓库。

）●需灵活间隔、或随时有可能改变使用功能的建筑（如：宾馆、娱乐场所、住宅、公寓等）●采用集中式空调的建筑●有较高隔音、保暖、防火要求的建筑●绿色环保低碳建筑●需要有效减轻楼体自重的项目3、优势及特点：●有效降低建筑成本❖楼板砼用量降低10-30%❖楼板用钢量减低20-30%❖建造总工期缩短10-15%❖地下停车库底层可少挖土石方300-400mm❖层高不变，每层净空增加300-400mm工程综合造价比采用普通楼盖结构的建筑低5~15%●施工经济、方便综合经济效益提升◆与普通梁板结构相比，由于顶板平整，减少了模板的损耗、提高模板的周转效率，减少了支、拆模板的人工费用、施工简便、缩短了工期、降低了成本。

◆与无粘结预应力无梁楼盖相比，施工方便快捷、不需张拉。

◆梁高比普通楼板结构梁高减少0.3-0.4米左右，提高了建筑净空●更优良的工程性能（强度等等指标）●抗震性能好（采用本技术的楼板，自重轻可有效降低地震作用，抗震性能好。

）●节约装修费用●真正实现空间灵活间隔●隔音、隔热、保温、防火性能显著提高（1、该楼盖的封闭空腔技术大大减少了噪音的传递，楼盖隔音效果提高5-12分贝）（2、封闭空腔技术能够减少热量的传递，使隔热、保温性能得到显著的提高，大大降低了空调费用，而对大型冷库、储物库等，此种效益尤为明显。

）二、常见问题解答Q: 什么是现浇混凝土空腹无梁楼盖？A: 它是近年国内发展起来的结构新技术，把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的结构体系，使得抗压性更高，抗振动冲击更强，并且节省建材，提高施工进度，结构更合理。

无梁楼盖分析主讲人：雷晋芳2015年7月28日目 录 1 23 无梁楼盖概述无梁楼盖分析方法 midas 程序实现及指导设计板柱结构无粘结预应力技术应用到平板无梁楼盖中优点 1、空间利用灵活，净空高，建造安装工程方便，减小吊顶空间 2、结构高度小，显著降低层高缺点 1、混凝土用量大2、用钢量大优势大于略劣势，在降低层高和加快施工中得到补偿经济指标使用功能3、建造方便，模板及配筋简单，可缩短工期施工建造优缺点对比▼阶梯式房屋▼平面不规则建筑▼别墅▼一般建筑国外：1906年，始于美国，建造第一座带柱帽板柱结构。

七年内，美国共建造了一千多个无梁楼板建筑物。

1925年左右，平板无梁楼盖出现，真正大量应用在二次世界大战之后，主要应用于高层公寓1970’s，在美国，板柱结构和无粘结预应力、高强混凝土和飞模等现代技术结合起来，飞速发展1914 年，NIEHOLS 提出了极限分析法——ACI318 中关于板柱结构总弯矩计算理论的重要依据来源1956 年，美国伊利诺伊大学、波特兰水泥协会进行了大量理论和实验研究——ACI318-63 和 ACI318-71规范中的直接设计法和等代框架法两种板柱体系计算方法提供了至关重要的理论依据和实验数据。

1961 年，Corley 提出等效框架的概念1995 年学者 Y.H.LUO 提出一种等代梁模型1971 年 ACI 规范和 1977 年 ACI 规范使板柱结构体系的整体分析方法趋于完善也更加实用1995 年学者 Y.H.LUO 提出一种等代梁模型，成为ACI318-02 中对无梁楼盖进行设计计算的基础模型，代替ACI318-89 规范2004 年，学者 Thomas 进行模拟地震的振动台试验，研究无梁楼盖的抗冲切破坏性能，成为ACI318-05 的有效数据来源国内：八十年代中后期开始引进技术并系统研究目 录 1 23 无梁楼盖概述无梁楼盖分析方法 midas 程序实现及指导设计适用范围1、板柱体系抗震性能差——侧向刚度小，不平衡弯矩引起的附加剪应力，易发生剪切破坏1）非抗震设计的多高层建筑2）抗震设防烈度 8度以下的建筑2、无梁板的延性较差——柱与板连接处易，在竖向荷载作用下出现脆性冲切破坏板柱结构板系理论1、古典弹性理论2、极限平衡法1）.上限法一屈服线理论 2）.下限法一板带法3、有限单元法无梁楼盖分析方法1、经验系数法（直接设计法）2、等代框架法3、有限元法4、有效梁宽法经验系数法（直接设计法） ——竖向荷载适用范围（1）每个方向至少有三个连续跨（2）每个板格的长边与短边之比不大于 2（3）每个方向上，跨中线到跨中线的距离之差要小于长跨的1/3（4）对于偏置柱，在偏置方向上的偏置距离，不能大于相邻柱中线之间距离的1/10（5）外部恒荷载为在整个楼板上均匀布置的重力荷载，活荷载要小于恒荷载的 3 倍（6）针对四边支座处有梁的板格，两个垂直方向的相对抗弯刚度因子之比不小于0.2，也不应大于5等效框架原理︵Equivalent Frame 选取计算单元简化为等待平面框架分配弯矩总静力设计弯矩Mo X、Y向单独计算《升板》GBJ130-90 第3.3.4条经验系数法（直接设计法）等代框架法ACI：等效框架法可用于直接设计法受到限制的场合升板规范GBJ130-90 第3.3.5条：当不符合本规范第3.3.3条任意一款的平板、密肋板和格梁板时，均可采用等代框架法1、三维空间，两个垂直方向划分为二维框架——可考虑竖向和水平荷载2、水平构件：梁、板3、竖向构件：柱板柱连接件——刚度等代框架法选取计算单元简化为等待平面框架分配弯矩1、与“直接设计法”相比，等效框架法在竖向荷载和水平荷载作用下的“基点”是不同的2、推荐用软件计算，考虑空建效应等效框架原理︵Equivalent Frame ︶等代框架法——竖向荷载作用下等代模型等效基点为柱◆受扭构件模型•楼板产生弯曲带动柱子弯曲•等代框架由一列柱加上由柱轴线向两侧延伸到板格中心线的各层板梁组成•悬挑部分所传递的弯矩要靠受扭构件的扭转传递至柱，减小了支座处实际柱的有效抗弯刚度1、等代柱的刚度•等代柱由实际柱和受扭构件组成，取刚度小于实际柱刚度的等代柱考虑纵梁和柱是横梁的约束者，代框架横梁截面惯性矩取全板宽的截面惯性矩等效框架的柱，则是将柱的变形与纵梁的受扭变形串联工作综合折减成柱的等效抗弯刚度Kec2、等代梁宽度•可取垂直于计算跨度方向的两个相邻区格板中心线之间距离，厚度不变·◆等代框架模型等代框架法1、计算模型•首先柱产生弯矩，弯矩由柱传给受扭构件，然后才使•板梁弯曲•受扭构件截面A处的总转角比柱的弯曲转角小2、板梁的等效宽度•板梁的宽度为 , 高为板厚——水平荷载作用下等代模型等效基点为“板梁”纵梁及板是柱的约束者，等代柱的截面惯性矩取柱的实际截面惯性矩而将纵梁受扭与板受弯的串联工作综合折减成板的等效抗弯刚度等代梁宽取值是关键，如何取值？3、柱尺•柱尺寸不变等代框架法等代梁宽如何取值？等代框架法1、竖向荷载作用下等代梁的梁宽取柱两侧区格中心线之间的距离，高度为板厚；等代柱高度不变（即原层高），柱刚度折减，小于实际柱刚度2、水平荷载作用下等代梁梁宽取值按照规范或其他标准取值，高度为板厚等代柱等代柱尺寸不变实则为三维结构，建议电算竖向荷载，最好板整体参与分析水平荷载，考虑柱上板带即可，可以假定为框架模型第3.3.7条当有柱帽时由本规范第3.3.4条和第3.3.6条第一款所算得的各板带弯矩除边支座和边跨跨中外均应乘以0.8系数。

无梁楼盖质量缺陷分析及质量控制措施摘要：钢筋混凝土工程，是由混凝土和钢筋两种材料性能互补并协同受力粘结而成的。

这两种材料性能，决定了钢筋混凝土构件是带裂缝工作的。

混凝土中的水泥石和骨料在温度变化条件下产生不均匀的体积变形。

而它们又粘结在一起不能自由变形，于是形成相互间的约束力；一旦此约束应力大于水泥石和骨料间的粘结强度，以及水泥石自身的抗拉强度，就产生微裂缝。

混凝土微裂缝的存在是不可避免的。

但是，微裂缝不加以控制，将会发展成为肉眼可见的裂缝。

混凝土的各种破坏都是微裂缝被拉伸后扩展、串连，以致材料失去了强度，结构构件失去承载能力的结果。

关键字：无梁楼盖；钢筋混凝土；质量控制；缺陷；措施认识钢筋混凝土工程的质量和缺陷，要从认识它材料、构件、结构、施工成型方面的特点开始。

无梁楼盖的结构形式有异于其它结构的形式，故其混凝土工程的质量、缺陷质量控制措施具有它的特定性。

钢筋混凝土工程，是由混凝土和钢筋两种材料性能互补并协同受力粘结而成的。

这两种材料性能，决定了钢筋混凝土构件是带裂缝工作的。

混凝土中的水泥石和骨料在温度变化条件下产生不均匀的体积变形。

而它们又粘结在一起不能自由变形，于是形成相互间的约束力；一旦此约束应力大于水泥石和骨料间的粘结强度，以及水泥石自身的抗拉强度，就产生微裂缝。

混凝土微裂缝的存在是不可避免的。

但是，微裂缝不加以控制，将会发展成为肉眼可见的裂缝。

混凝土的各种破坏都是微裂缝被拉伸后扩展、串连，以致材料失去了强度，结构构件失去承载能力的结果。

无梁楼盖产生裂缝也是基于以上原理。

无梁楼盖不设梁，是一种双向受力的板柱结构。

由于没有梁，钢筋混凝土板直接支承在柱上，故与相同柱网尺寸的肋梁楼盖相比，其板厚要大些。

无梁楼盖在浇筑过程中因水化热等原因而发生体积变形会比相同柱网尺寸的肋梁楼盖大。

无梁楼盖是四点支承的双向板。

将无梁楼板划分为柱上板带和跨中板带，如图所示：柱上板带支座在柱上，假设其跨中挠度为f1；跨中板带弹性支座在柱上板带上，假设其相对挠度为f2 ，所以无梁楼板跨中总挠度为f1+ f2 。