预制带肋底板混凝土叠合楼板考虑正交构造异性特征影响的双向受力效应机理与设计方法

Due to the structurally orthotropic characteristics of concrete composite slab with precast ribbed panel, the load distributions vary with rigidity ratios, which bring difficulties to the engineering design. However, "Technical specification for concrete composite slab with precast ribbed panel" (JGJ/T258-2011) provides no design methods considering the influence of structurally orthotropic characteristics. Based on the particular structural feature and integral action between precast ribbed panel and cast-in-situ concrete topping two-way effect mechanisms are proposed. The finite element analysis by ANSYS10.0 program is conducted. The existence and the variation tendency of two-way effects under the loads in different conditions are researched by large numbers of models, which might be useful for the further investigation. Based on the two-way effects of the new style composite slab, the practical elastic and plastic design methods will be developed by orthotropic plate theory, yield line theory and experimental study, the design problems of the new style two-way composite slab considering the influence of structurally orthotropic characteristics will be solved, which might provide a theoretical and experimental basis for the new style composite slab engineering design and application. The project research results will provide a reliable basis for national or industry standards establishment.

预制带肋底板混凝土叠合楼板呈正交构造异性板特征，强、弱方向的荷载分配随正交方向的刚度比而变化，给设计造成了很大困难，而《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》(JGJ/T258-2011)并没有给出正交异性板设计方法。为此，本项目将着重解决考虑正交构造异性特征影响的新型叠合楼板双向受力效应机理与设计方法。针对新型叠合楼板独特的结构形式以及预制带肋底板与后浇砼的整体作用，提出"新型叠合楼板双向受力效应机理"课题，借助有限元程序进行楼板模拟，通过大量计算研究该楼板双向受力效应的存在及变化规律，为深入开展该新型楼板双向受力性能及设计方法研究提供依据。针对新型叠合楼板双向受力特点，通过正交异性板理论及塑性绞线理论分析和试验研究，提出实用的弹性与塑性设计方法，解决考虑正交构造异性特征影响的双向叠合楼板设计难题，为该新型楼板工程设计和应用提供理论与试验依据。项目研究成果将为编制国家或行业标准提供依据。

预制带肋底板混凝土叠合楼板呈正交构造异性板特征，强、弱方向的荷载分配随正交方向的刚度比而变化，给工程设计造成了极大困难，而《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》(JGJ/T258-2011)并没有给出正交异性板设计方法。为此，本项目着重解决了考虑正交构造异性特征影响的新型叠合楼板双向受力效应机理与设计方法。项目主要研究成果包括：.（1）针对新型叠合楼板独特的结构形式以及预制带肋底板与后浇砼的整体作用，提出了“新型叠合楼板双向受力效应机理”课题，借助有限元程序ANSYS10.0进行楼板模拟，通过大量计算研究了该楼板双向受力效应的存在及变化规律，为深入开展该楼板结构性能的研究提供了依据。.（2）针对新型叠合楼板采用单向板设计时传力模式不合理，以及采用刚度各向异性板方法求解时计算量大、不便于推广使用的问题，提出了将新型叠合楼板等效为各向同性板的实用弹性计算方法，通过引入等效跨度比，将强、弱方向的刚度比并入到跨度比，将双向叠合楼板的形状按等效跨度比加以修正后视作各向同性板计算，借助各向同性板的弹性计算系数便能进行双向叠合楼板的设计。.（3）对于新型叠合楼板，由于正交两个方向的有效厚度不同，相同条件下的极限承载力与塑性绞线形成位置与现浇板差异较大，尚未有文献采用塑性绞线理论对其极限荷载进行探讨，本项目针对均布荷载作用下常见边界条件的双向叠合楼板，依据塑性绞线理论，推导了均布荷载作用下常见边界条件双向叠合楼板的极限承载力与塑性绞线的形成位置，提出了双向叠合楼板正交两个方向单位宽度极限弯矩的简化计算公式，结合静力破坏试验提出了新型叠合楼板考虑刚度各向异性特征影响的实用塑性设计方法。.项目研究成果为编制国家建筑标准设计图集《预制带肋底板混凝土叠合楼板》14G443及其他省级标准设计图集提供了依据。