压型钢板-SFSCLC组合楼板受弯性能研究及应用分析.pdfVIP

摘要

近年来，随着压型钢板-普通混凝土组合楼板在高层建筑和大跨度结构中的推广应

用，为进一步改善组合楼板性能，国内外研究者提出了压型钢板-轻骨料混凝土组合楼

板。由于轻骨料混凝土性脆、收缩大，组合楼板普遍存在着延性降低和压型钢板与轻骨

料混凝土交界面间的粘结滑移破坏，同时轻骨料混凝土拌合物匀质性较差，现场振捣也

不适应现代装配式混凝土结构工程规模化的要求。本文研制出一种兼具强度、韧性、轻

质、自密实的高性能混凝土—钢纤维增强自密实轻质混凝土（SteelFiberReinforced

Self-compactingLightAggregateConcrete，简称SFSCLC），构建压型钢板-SFSCLC组合

楼板，并对其受弯性能进行试验研究。在试验研究的基础上，采用ABAQUS有限元分

析软件建模，对试验结果进行验证，并进一步研究压型钢板厚度、SFSCLC厚度和钢纤

维掺量对SFSCLC组合楼板受弯性能的影响规律。最后将压型钢板-SFSCLC组合楼板

应用于某12层框架结构中，对其进行抗震性能分析。具体研究内容如下：

（1）采用绝对体积法和固定砂石体积法，进行SFSCLC配合比设计，根据坍落扩

展度试验和力学性能试验结果，选取0.9%钢纤维掺量的SFSCLC进行组合楼板足尺浇

筑。

（2）对组合楼板进行静力集中加载试验。结果表明：设置抗剪措施对组合楼板整

体性提升效果显著，相对滑移可忽略不计，受力过程中压型钢板下翼缘拉应力增加迅速

并率先进入屈服状态，主裂缝集中于跨中段且竖直向上发展，发生受弯破坏。

（3）基于本课题组提出的SFSCLC单轴受压本构关系，采用ABAQUS分析软件进

行组合楼板模拟分析，并与试验结果对比，验证了有限元模拟方法的可行性。

（4）设计了9块组合楼板进行有限元模拟分析，得出压型钢板厚度、SFSCLC厚

度以及钢纤维掺量对组合楼板受弯性能的影响。结果表明：压型钢板厚度和SFSCLC厚

度均能显著影响组合楼板的承载力，压型钢板厚度增加同时也改善了组合楼板的变形性

能，但SFSCLC厚度增加导致变形能力降低；钢纤维掺量的增加亦能提高组合楼板的承

载力和变形能力，0.9%掺量可作为SFSCLC优选掺量。

（5）对压型钢板-SFSCLC组合楼板抗弯承载力计算方法进行了研究，考虑到受拉

区SFSCLC部分参与工作，采用塑性极限分析法计算其受弯承载力，因压型钢板上翼缘

部分未达到屈服强度和压型钢板下方没有混凝土保护层，取折减系数为0.8，建立受弯

承载力公式。

（6）建模分析了12层普通现浇混凝土楼板框架结构（PTLB-KJ）、压型钢板-普通

混凝土组合楼板框架结构（ZHLB1-KJ）和压型钢板-SFSCLC组合楼板框架结构

（ZHLB2-KJ）的抗震性能。结果表明：基于反应谱分析，验证了三种模型的周期比和

剪重比均符合规范要求，自振周期大小为ZHLB2-KJ＞ZHLB1-KJ＞PTLB-KJ；基于线性

动态分析，ZHLB1-KJ和ZHLB2-KJ的基底剪力和层间剪力均小于PTLB-KJ，ZHLB2-KJ

的层间位移角相比两者较大；基于非线性时程分析，层间位移角大小分别为ZHLB2-KJ

＞ZHLB1-KJ＞PTLB-KJ，且ZHLB2-KJ相对于ZHLB1-KJ产生的“梁铰”较多而“柱

铰”较少，ZHLB1-KJ和ZHLB2-KJ中产生的“柱铰”比PTLB-KJ的少，ZHLB2-KJ更

易做到“强柱弱梁”，利于结构的抗震。

关键词：组合楼板，钢纤维增强自密实轻质混凝土，受弯破坏，有限元模拟，抗震性能

本课题来源：河南省高等学校重点科研项目（22A560009）：压型钢板-纤维增强自密实

轻质混凝土组合楼板的性能研究。

ABSTRACT

Inrecentyears,withthepopularizationandapplicationofprofiledsteelsheet-concretecomposite

slabsinhigh-risebuildingsandlong-spa