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装配式钢结构楼板拼接板缝的关键问题探究

发布时间:2019/12/26

    装配式钢结构在建筑工程当中应用具有较多优势,装配式钢材料具有环保性能,施工工序简洁并且结构稳定性、强度、承重性能都较强,而且施工造价较低,材料利用率较高。但是装配式钢结构楼板拼接板缝的处理难度较大,如果处理不当将直接影响建筑结构的稳定性,在施工期间需要对楼板拼接板缝的关键问题进行重点关注和处理,以保证装配式钢结构施工质量。本文对装配式钢结构楼板拼接板缝的关键问题进行探究。
1 装配式钢结构楼板拼接缝处理的重要性
装配式钢结构在建筑工程当中使用频率持续递增,充分体现了现代建筑设计特征,能够节约资源,提升建筑结构性能和保证建筑工程安全性,可以说装配式钢结构对建筑工程行业发展有不可磨灭的贡献。但是装配式钢结构当中楼板拼接缝对于整体结构来说影响显著,楼板拼接缝主要会影响楼板整体的受力效果,拼接缝会弱化楼板刚度。各个楼板之间需要相互支撑协作,分散承受力以保证结构的刚度,但是拼接缝会使楼板之间协作性能下降,导致楼板整体结构稳定性受到影响,因而装配式钢结构楼板拼接板缝的处理,是施工质量控制的重中之重。
2装配式钢结构楼板拼接缝的关键问题
装配式钢结构楼板拼接缝的存在与连接构件有直接关联,不同的板缝连接构件应用对拼接缝作用均不相同。想要改善装配式钢结构楼板拼接缝的问题,需要从连接构件人手。本文主要分析几种不同连接构件应用来找寻拼接缝连接件使用的最优方案,并利用有限元模拟分析技术进行实践模拟,明确楼板拼接缝的关键问题。
2.1 楼板拼接缝连接构件应用设计
楼板拼接缝连接构件目前主要有梁连接件,板连接件,梁板连接件等,对于每种连接件来说,需要使用相应规格的螺栓进行拼接。首先,梁连接件使用可以直接应用在拼接缝处,拼接缝表面不会因此而变形。但是连接件的螺栓与楼板之间的间隔比较长,对楼板拼接板缝的固定效果较弱。其次,板连接件的连接方式比较简单,但是应用后会使楼板板缝产生变形,而且对拼接缝的作用力是间接的,固定效果也比较小。梁板连接件对楼板板缝的固定效果比较明显,作用力比较大,但是这种连接件的使用拼装工序较多,施工技术较难,还会使楼板拼接缝产生变形。
由于这几种连接构件的性能存在较大的差异,连接件的合理分布就非常重要,需要设计多种连接件分布方案进行比较优化,需要准备一整块装配式楼板然后分为两块,设计多种方案利用连接件拼装两块楼板,控制连接件之间的间距和数量。具体方案如下。(1)连接件2个,间距1.Sm。(2)连接件3个,间距1. Om。(3)连接件4个,间距0.68m。(4)连接件2个,间距2m。(5)连接件2个,间距1.3m。(6)连接件3个,间距0.75m。(7)连接件5个,间距0. Sm。
2.2有限元模型建立
有限元模型分析技术通过模拟结构建立,并利用网格分析和数字计算技术,能够准确分析不同连接件设计方式的作用效果。根据楼板拼接缝连接构件应用设计方案,构建相应的装配式楼板有限元模型。首先要建立整体楼板的有限元模型,然后建立以上不同间距方案的连接件楼板模型。模型建立完成后,将结构以网格形式进行分化建立,构成若干单元格。
2.3 装配式楼板连接结构作用力效果分析
在有限元装配式钢结构楼板模型当中,主体结构包括混凝土板,钢板,连接构件。利用连接件混凝土板与钢板之间形成连接结构,对各种力作用进行分析,楼板结构由连接件进行固定,摩擦作用力变小,拼接缝的移动效果降低。楼板结构平面具有刚度,因拼接缝存在楼板之间剪力传递出现间断,而通过连接件楼板整体平面的剪力可以顺利传递。连接件的应用可以固定拼接缝,提高楼板整体的承受能力,稳定性,强度和刚度。
2.4不同设计方案成效分析
楼板拼接缝处设计不同连接件分布形式,所产生的作用均显现较大差异。利用有限元模型计算技术,可以对结构不同应力变化进行明确,包括受压损伤,承载力,拉力等等,下面对其详情进行分析。
2. 4.1 受压损伤
楼板混凝土受压破坏部位主要出现在楼板角部及与梁端部位相连的楼板混凝土,连接件拼接处的楼板混凝土受压破坏晚于前二者。连接件的种类对模型破坏特征有明显影响,连接件间隔相同时采用板连接件和梁板连接件的楼板,混凝土受压破坏面积大,楼板整体利用率大。采用梁连接的楼板,混凝土受压破坏面积小,集中于局部。装配式钢结构楼板拼接需要承受不同形式的作用力,楼板结构损伤会影响楼板整体的性能,因而在实际楼板拼接缝连接时需要选择适宜的连接件类型。
2.4.2拉力产生的损伤
楼板混凝土受拉破坏部位主要出现在楼板角部和梁端部位楼板,梁连接件处楼板混凝土受拉全部未破坏,板连接件处楼板在连接件间隔大于等于1. 2m时混凝土受拉破坏,梁板连接件处楼板在连接件间隔大于等于2. Om时混凝土受拉破坏。连接件间隔相同时采用板连接件和梁板连接件的楼板,混凝土受拉破坏面积大,楼板整体利用率大;采用梁连接的楼板,混凝土受拉破坏面积小,集中于局部。
随着连接件间隔的减小,采用板连接件和梁板连接件的楼板混凝土受拉破坏的面积逐渐增大,连接件间隔越小越接近整板模型的破坏。梁连接件间隔的减小对楼板混凝土受拉破坏的约束,影响不大。因而连接件的形式和连接件之间的距离对于楼板拉力损伤来说都有不同的影响,实际设计连接方案时需要综合进行考量。
2.4.3楼板连接应力效果
装配式钢结构楼板本身会受到多种压力,本身需要产生相应的应力来保证结构稳定性。利用连接件连接楼板板缝,楼板的应力效果得到提升。经过计算分析发现,连接件之间间距变小楼板的受力面积会扩大,力的作用会分散到楼板各处,楼板的应力作用就随之增强。其中板连接件与梁连接件的应用,楼板应力效果优化幅度较大。在本文研究设计的几种连接方案当中,应用板连接件间距小于0. 75m的方案和应用梁连接件间距小于1. Om的方案楼板连接应力效果良好。
2.4.4承载力
通过模型计算分析发现梁连接件应用后,楼板结构的承载力没有明显的变化,而且与标准的楼板承载力相比还有较大的差距。板连接楼板和梁板连接件应用可以提升楼板结构的承载力,连接件之间的间距与拼接缝变化成正比变化趋势,间距越小拼接缝位移就越小。在实际连接期间通过计算可以找到最佳的间距距离。
2.4.5结论
通过对不同连接方式和不同连接间距形式所产生效果的分析,可以发现影响装配式钢结构楼板拼接缝的关键问题是连接件应用种类,连接件间距。总体来讲,梁连接件需要与其它连接件种类共同使用,板连接件和梁板连接件应用能够有效提升楼板拼接缝的质量。同时连接件间距控制也是关键,板连接件间距不能超过0. 75m,梁板连接件间距不能超过1.Om。
3结语
装配式钢结构楼板拼接板缝的存在对整体结构施工质量影响较大,通过本文的研究与分析,利用连接件连接楼板拼接缝能够优化拼接缝的使用质量,能够减少楼板结构的损伤使楼板受力作用均衡,提升楼板整体结构的承载力。但想要切实实现优化效果,需要对连接件种类和连接件间距分布进行合理的规划,从而保证装配式钢结构楼板拼接板縫应用质量和安全。


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