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18632604608發(fā)布時(shí)間：2024-09-30 08:12:52 點(diǎn)擊量：
會(huì)柔道跆拳道比賽館中空心板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工（2）在平面上將每個(gè)計(jì)算單元的重心進(jìn)行連線，根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，將換算出的不同的梁寬和梁高值賦予重心連線）。
在空源自文庫(kù)板中，當(dāng)填充筒體沿一個(gè)方向布置時(shí)，由于順筒與橫筒方向的力學(xué)性能不同，空心板實(shí)際上是一塊各向異性板。已有的研究成果表明：對(duì)于管狀材料填充的空心板而言，無(wú)論順管還是橫管方向，其抗彎能力相差很??；但抗剪能力相差很大，由于橫管方向無(wú)肋或少肋，橫管方向抗剪能力連順管方向的一半還不到[5]。
為了使空心雙向板在兩個(gè)方向都有足夠的抗剪能力，對(duì)于邊支承空心板，清華大學(xué)土建工程承包總公司與北京東方京寧建材科技有限公司在工程實(shí)踐中，采用一種新的“按受力方向決定輕質(zhì)管組合單元的朝向”布管方式，其步驟如下：
在空心板結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算方法中，擬梁法[6]由于概念直觀，適用范圍基本不受限制，相對(duì)于直接設(shè)計(jì)法和等代框架法（此兩種方法主要適用于柱網(wǎng)比較規(guī)矩，相鄰柱距相差不大的框架結(jié)構(gòu)與板柱結(jié)構(gòu)）而言，擬梁法成為規(guī)程主要推薦的計(jì)算方法。
（3）不同工況下的荷載值加到每段梁上，此時(shí)要注意荷載要計(jì)算準(zhǔn)確，不要重復(fù)計(jì)算導(dǎo)致多算，也不要漏算荷載。
用擬梁法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，每塊空心板內(nèi)的擬梁數(shù)量可根據(jù)板的跨度和計(jì)算要求確定，且各方向均不宜少于5根。當(dāng)多塊空心板相鄰時(shí)，相鄰板塊內(nèi)的擬梁宜取為連續(xù)梁，計(jì)算中宜考慮擬梁的撓曲和扭轉(zhuǎn)對(duì)連續(xù)梁內(nèi)力的影響。
?。?）將數(shù)根輕質(zhì)管拼裝成一個(gè)組合單元，該單元的寬度與管長(zhǎng)相同，形成正方形組合空心體系。如圖2所示為本工程中輕質(zhì)管組合單元示意圖。組合單元為三管組合體，管寬之間留有次肋，取管長(zhǎng)等于三管與兩次肋寬度之和，這樣就可以使雙向空心板形成交叉主肋。
?。?）沿板的四個(gè)角作4條45o斜線o斜線的交點(diǎn)作條連線，將空心板平面劃分四個(gè)布管區(qū)域（見圖3）。
柔道跆拳道比賽館又名北京科技大學(xué)體育館，總建筑面積3萬(wàn)平方米，由清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，中國(guó)新興建設(shè)開發(fā)總公司總承包建設(shè)，是一棟典型的局部帶有大開間的體育場(chǎng)館。整個(gè)建筑物平面尺寸為165x84m，主體結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，部分樓梯間設(shè)為剪力墻，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)尺寸為7.5mx7.5m。首層有兩個(gè)區(qū)域?yàn)榫植看箝_間（見上圖），平面尺寸分別為36.0x11.9m和12.0x15.0m，這兩塊板都為預(yù)應(yīng)力空心板。本工程空心板采用“由輕質(zhì)材料組合單元填充的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆空心板”[1]結(jié)構(gòu)技術(shù)，采用“一種帶硬質(zhì)加強(qiáng)層的輕質(zhì)發(fā)泡材料填充件”[2]作為混凝土空心板中的填充輕質(zhì)管。
在年北京會(huì)的比賽場(chǎng)館中，有多個(gè)工程采用聚苯泡沫輕質(zhì)管作為空心板的填充材料[3]。使用聚苯泡沫能大大降低填充管材的重量，在減輕結(jié)構(gòu)自重的同時(shí)方便運(yùn)輸與安裝；使用聚苯泡沫還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是方便各種管線的施工。
在本工程的局部大開間中，既有單向板，又有雙向板。雖然結(jié)構(gòu)的使用荷載較大（包括建筑做法恒載及使用活載在內(nèi)共計(jì)10KN/m2），但是采用預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)技術(shù)后球盟會(huì)網(wǎng)頁(yè)登錄入口，仍可大大降低結(jié)構(gòu)的高度，單向板厚度為400mm（體積空心率為44.7%），雙向板厚度為350mm（體積空心率為43.5%），結(jié)構(gòu)自重也較輕。
等代實(shí)心板法是將空心板當(dāng)作實(shí)心板來(lái)計(jì)算，由于采用“按受力方向決定輕質(zhì)管組合單元朝向”的布管方式，此板可以被視為各向同性板，板內(nèi)彎矩與剪力的分布規(guī)律與同樣長(zhǎng)度和寬度的實(shí)心板一致。但計(jì)算變形時(shí)，單位寬度內(nèi)板的剛度應(yīng)取順筒方向與橫順筒方向剛度的平均值。
?。?）通過(guò)將空心板平面劃分為眾多的小區(qū)格，每個(gè)小區(qū)格內(nèi)輕質(zhì)管組合單元的朝向，與該區(qū)格彎矩較大值的方向（也是剪力的傳遞方向）一致（見圖4）。
此種布管方式的最大好處是在計(jì)算空心板的抗剪強(qiáng)度時(shí)，都可以按順筒方向考慮，克服了填充筒體沿一個(gè)方向布置時(shí)，橫筒方向抗剪強(qiáng)度可能不足的缺點(diǎn)[6]。
本文以“擬梁法”和“等代實(shí)心板法”為例，簡(jiǎn)要介紹“按受力方向決定輕質(zhì)管組合單元的朝向”的空心板的計(jì)算過(guò)程。
擬梁法是一種桿系結(jié)構(gòu)有限元的空間框架計(jì)算法，擬梁的抗彎剛度取擬梁所代表寬度范圍內(nèi)各部分的抗彎剛度之和，計(jì)算時(shí)考慮順管與橫管方向的剛度不同。此法是目前應(yīng)用最為廣泛的有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算法，不但可以計(jì)算空心板框架結(jié)構(gòu)，還可以計(jì)算空心板板柱結(jié)構(gòu)。但對(duì)于施加預(yù)應(yīng)力的空心板結(jié)構(gòu)而言，為了準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形，需要將預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)逐一加到各條梁上，計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜。在本工程中，按擬梁法計(jì)算的步驟如下：
在空心板結(jié)構(gòu)中，對(duì)于空心板順筒方向的受力性能毫無(wú)疑義，一般按面積相等、慣性矩相等的原則將空心板折算成工字型截面梁計(jì)算[4]。但對(duì)于空心板結(jié)構(gòu)的雙向受力性能一直存在爭(zhēng)議，以大量的工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，規(guī)程[5]從根本上為空心板結(jié)構(gòu)的雙向受力提供了理論依據(jù)。
在空心板結(jié)構(gòu)分析中，實(shí)體單元有限元分析法無(wú)疑最接近結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力情況。這是一種有限元法，構(gòu)成分析對(duì)象的單元是空間實(shí)體單元，通過(guò)眾多的實(shí)體單元組成空心板結(jié)構(gòu)。此方法最接近物體的真實(shí)受力情況，被廣泛應(yīng)用在各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析中。空心板分析時(shí)，先建立一塊實(shí)心板，利用布爾運(yùn)算[7]，將每個(gè)空心管所處位置掏空。然后利用程序自身的功能，自動(dòng)劃分實(shí)體單元，并求出荷載作用下單元的內(nèi)力和變形。由于此法所建立的模型單元數(shù)眾多（是桿系結(jié)構(gòu)有限元法單元數(shù)的100-1000倍），所以計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求也較高。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不常使用，是研究中的一種校核與驗(yàn)證手段，也可作為評(píng)價(jià)計(jì)算方法的依據(jù)。