鋼筋混凝土單向板開(kāi)洞后內(nèi)力變化分析

1、    鋼筋混凝土單向板開(kāi)洞后內(nèi)力變化分析    李龐 王薇摘要：本文針對(duì)實(shí)際工程中鋼筋混凝土單向樓板開(kāi)洞后內(nèi)力變化進(jìn)行分析。通過(guò)未開(kāi)洞鋼筋混凝土單向樓板與在不同位置開(kāi)洞的鋼筋混凝土樓板的應(yīng)力變化的對(duì)比分析，提出開(kāi)洞后單向樓板在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。關(guān)鍵字：鋼筋混凝土；單向板；板開(kāi)洞；有限元中圖分類(lèi)號(hào)： tu375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： athe stress analysis of reinforced concrete one-way slab with holeli pang，（liaoning provincial building design an

2、d research institute, shenyang 110005）abstract: in this paper, mainly analyzing the variability of stress in reinforced concrete one-way slabs with rectangular openings in some real projects. focusing on the variation of stress and regularities of stress distributions in slabs，which slabs have a hol

3、e in different place and with different dimension，to verify the distribution law of stress in holey slabs, and push forward designing problems.key words: reinforced concrete；one-way slab；holey slab；finite element1概述由于建筑對(duì)通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)裙δ艿男枰?，在?shí)際設(shè)計(jì)中常需對(duì)鋼筋混凝土樓板進(jìn)行開(kāi)洞處理，孔洞一般為矩形，由于孔洞的尺寸一般較大，部分受力鋼筋無(wú)法通長(zhǎng)布置，因此對(duì)板的受力有一定的影

4、響,目前很多設(shè)計(jì)人對(duì)于鋼筋混凝土板的開(kāi)洞設(shè)計(jì)有一套經(jīng)驗(yàn)方法，然而對(duì)于洞口附近應(yīng)力的實(shí)際狀態(tài)、樓板的撓度變化以及開(kāi)洞對(duì)樓板其他部位影響的研究并不十分清楚，為此本文選取了不同跨度的單向板在幾個(gè)位置開(kāi)不同尺寸的洞口的對(duì)比分析，討論洞口對(duì)樓板受力性能的影響。2分析模型介紹為討論孔洞尺寸和位置的不同對(duì)板受力的影響，建立洞口位于幾個(gè)不同位置的有限元分析模型。分析模型采用整體式模型建模，混凝土采用solid65單元,鋼筋按構(gòu)造配筋率取2%，單元長(zhǎng)度為2025cm，以得到理想的收斂速度。模型板厚均為0.12m，尺寸l×b分別為5m×2m、6m×3m和8m×4m三種板；板

5、中洞口的位置根據(jù)工程實(shí)際情況位于圖1所示的四個(gè)位置，洞口尺寸b×b分別為0.5m×0.5m、0.8m×0.8m、1m×1m和1.5m×1.5m。根據(jù)板在實(shí)際工程中的受力狀況，本次分析采用均布面荷載作用，單向板的短跨采用固端支座，參考實(shí)際工程中板的受力特點(diǎn)板長(zhǎng)跨方向采用簡(jiǎn)支支座模擬。由于實(shí)際工程中一般不考慮板塑性性能，本分析中僅考慮板的彈性階段。圖1 樓板開(kāi)洞位置示意圖3模型分析結(jié)果3.1板撓度分析結(jié)果根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果顯示（表1），第種開(kāi)洞情況下，洞口尺寸較小時(shí)對(duì)板撓度的影響比較小，洞口尺寸增大到板跨的40%時(shí)板撓度會(huì)有比較明顯的增大；第種開(kāi)洞情

6、況下，無(wú)論洞口大小對(duì)板撓度的影響均較大；第種開(kāi)洞情況下，無(wú)論洞口大小對(duì)板撓度的影響不大；第種開(kāi)洞情況下，開(kāi)洞后板撓度增加很小，可以忽略不計(jì)。板開(kāi)洞的位置不同對(duì)板撓度的影響不盡相同，和兩種情況較未開(kāi)洞板的撓度都會(huì)增大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)引起重視。表1 不同洞口的樓板的最大撓度3.2板應(yīng)力分析結(jié)果對(duì)于跨度為2米的單向板，沿跨度方向的最大應(yīng)力出現(xiàn)在支座負(fù)彎矩處。洞口位于和處的板，當(dāng)洞口尺寸較小時(shí)板y向主應(yīng)力與未開(kāi)洞板的應(yīng)力分布基本相同，當(dāng)洞口尺寸接近板跨的1/3時(shí)板y向最大主應(yīng)力與未開(kāi)洞板的最大應(yīng)力增長(zhǎng)約15%；洞口位于處的板無(wú)論洞口大小最大應(yīng)力的增長(zhǎng)都很明顯，應(yīng)引起足夠重視；洞口位于處的板最大應(yīng)力基本無(wú)變

7、化。表2 2米跨樓板y向最大應(yīng)力圖2 處有0.8m洞口的板y向應(yīng)力圖圖3 處有0.5m洞口的板y向應(yīng)力圖圖4 處有0.8m洞口的板y向應(yīng)力圖 圖5 處有0.8m洞口的板y向應(yīng)力圖由圖2圖5可以看出，板洞口尺寸較小時(shí)，板的洞口對(duì)板的應(yīng)力分布影響不大；當(dāng)洞口尺寸接近板跨度的1/3時(shí)，洞口邊緣出現(xiàn)了應(yīng)力集中。對(duì)于跨度為3米的單向板，沿跨度方向的最大應(yīng)力出現(xiàn)在支座負(fù)彎矩處。對(duì)于洞口位于處的板，當(dāng)洞口尺寸不大時(shí)板y向主應(yīng)力與未開(kāi)洞板的應(yīng)力分布基本相同，當(dāng)洞口尺寸接近板跨的1/3時(shí)板y向最大主應(yīng)力比未開(kāi)洞板增長(zhǎng)約6%；洞口位于處的板無(wú)論洞口大小最大主應(yīng)力的增長(zhǎng)都很明顯；洞口位于和處的板最大主應(yīng)力有減小的趨

8、勢(shì)，影響不大。表3 3米跨樓板y向最大應(yīng)力圖6 處有0.5m洞口的板y向應(yīng)力圖 圖7 處有0.8m洞口的板y向應(yīng)力圖由圖6和圖7可以看出，板洞口不大時(shí)，板應(yīng)力基本沒(méi)有變化；當(dāng)洞口尺寸增大到1.0米時(shí)，洞口邊緣出現(xiàn)了較大的應(yīng)力。對(duì)于跨度為4米的單向板，沿跨度方向的最大應(yīng)力出現(xiàn)在板跨中部。對(duì)于洞口位于處的板，只有在開(kāi)洞尺寸特別大時(shí)才會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力變大的情況；對(duì)于洞口位于處的板，洞口尺寸接近板跨度的1/3時(shí)洞口邊緣出現(xiàn)了較大的應(yīng)力集中；洞口位于處的板無(wú)論洞口大小最大主應(yīng)力無(wú)明顯變化；洞口位于處的板，當(dāng)洞口較小時(shí)仍然是板底正筋起主要作用，但由于洞口的存在導(dǎo)致跨中部位應(yīng)力增長(zhǎng)比較明顯，隨著洞口的繼續(xù)增大使得

9、支座負(fù)彎矩逐漸其主要作用，板的受力狀態(tài)有很大的變化。表4 4米跨樓板y向最大應(yīng)力圖8 處有1.0m洞口的板y向應(yīng)力圖圖9 處有1.5m洞口的板y向應(yīng)力圖圖10 處有1.0m洞口的板y向應(yīng)力圖 圖11 處有1.5m洞口的板y向應(yīng)力圖圖10 處有0.5m洞口的板y向應(yīng)力圖 圖11 處有1.5m洞口的板y向應(yīng)力圖圖11 處有1.5m洞口的板y向應(yīng)力圖4 結(jié)論與建議通過(guò)以上的理論及有限元分析，得到以下結(jié)論：1）對(duì)于支座負(fù)彎矩起控制作用的板，當(dāng)位于角部洞口較大邊長(zhǎng)度小于板跨的1/3時(shí)，可以忽略洞口的影響，按經(jīng)驗(yàn)方法處理洞口；當(dāng)位于角部洞口較大邊長(zhǎng)度大于板跨的1/3時(shí)，洞口邊緣會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中，應(yīng)做加

10、強(qiáng)處理。2）對(duì)于支座負(fù)彎矩起控制作用的板，當(dāng)洞口位于板跨邊緣時(shí)，板部分受力鋼筋被截?cái)?，洞口邊緣以及板跨中部?yīng)力變化均較大，建議在洞口四周加設(shè)次梁。3）對(duì)于板跨度較大板底正彎矩起控制作用的板，應(yīng)避免在跨中開(kāi)洞。參考文獻(xiàn):1 陶帆,陸景慧.地下監(jiān)察室鋼筋混凝土開(kāi)孔板的受力分析j. 特種結(jié)構(gòu).20082 郭之奎.洞口形狀對(duì)板的內(nèi)力及變形的影響j.安徽建筑，20053 王鐵成，郭勇亮.較大開(kāi)洞板受力分析與配筋j.工業(yè)建筑.20034 代偉，熊峰.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中開(kāi)洞板的不同處理方法j.四川建筑，20075 葉列平等.混凝土結(jié)構(gòu)m.北京：清華大學(xué)出版社，20056 王曉東.開(kāi)洞板洞口周邊彈性加強(qiáng)探討j.安徽建筑工