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18632604608發(fā)布時間：2024-09-30 08:12:52 點擊量：
會柔道跆拳道比賽館中空心板結構的設計與施工（2）在平面上將每個計算單元的重心進行連線，根據(jù)前面的計算結果，將換算出的不同的梁寬和梁高值賦予重心連線）。
在空源自文庫板中，當填充筒體沿一個方向布置時，由于順筒與橫筒方向的力學性能不同，空心板實際上是一塊各向異性板。已有的研究成果表明：對于管狀材料填充的空心板而言，無論順管還是橫管方向，其抗彎能力相差很小；但抗剪能力相差很大，由于橫管方向無肋或少肋，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方向都有足夠的抗剪能力，對于邊支承空心板，清華大學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踐中，采用一種新的“按受力方向決定輕質管組合單元的朝向”布管方式，其步驟如下：
在空心板結構的各種計算方法中，擬梁法[6]由于概念直觀，適用范圍基本不受限制，相對于直接設計法和等代框架法（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構與板柱結構）而言，擬梁法成為規(guī)程主要推薦的計算方法。
?。?）不同工況下的荷載值加到每段梁上，此時要注意荷載要計算準確，不要重復計算導致多算，也不要漏算荷載。
用擬梁法進行計算時，每塊空心板內的擬梁數(shù)量可根據(jù)板的跨度和計算要求確定，且各方向均不宜少于5根。當多塊空心板相鄰時，相鄰板塊內的擬梁宜取為連續(xù)梁，計算中宜考慮擬梁的撓曲和扭轉對連續(xù)梁內力的影響。
?。?）將數(shù)根輕質管拼裝成一個組合單元，該單元的寬度與管長相同，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。
?。?）沿板的四個角作4條45o斜線o斜線的交點作條連線，將空心板平面劃分四個布管區(qū)域（見圖3）。
柔道跆拳道比賽館又名北京科技大學體育館，總建筑面積3萬平方米，由清華大學建筑設計研究院設計，中國新興建設開發(fā)總公司總承包建設，是一棟典型的局部帶有大開間的體育場館。整個建筑物平面尺寸為165x84m，主體結構形式為框架結構，部分樓梯間設為剪力墻，標準柱網(wǎng)尺寸為7.5mx7.5m。首層有兩個區(qū)域為局部大開間（見上圖），平面尺寸分別為36.0x11.9m和12.0x15.0m，這兩塊板都為預應力空心板。本工程空心板采用“由輕質材料組合單元填充的預應力混凝土現(xiàn)澆空心板”[1]結構技術，采用“一種帶硬質加強層的輕質發(fā)泡材料填充件”[2]作為混凝土空心板中的填充輕質管。
在年北京會的比賽場館中，有多個工程采用聚苯泡沫輕質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，在減輕結構自重的同時方便運輸與安裝；使用聚苯泡沫還有一個優(yōu)點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。雖然結構的使用荷載較大（包括建筑做法恒載及使用活載在內共計10KN/m2），但是采用預應力空心板結構技術后球盟會網(wǎng)頁登錄入口，仍可大大降低結構的高度，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%），結構自重也較輕。
等代實心板法是將空心板當作實心板來計算，由于采用“按受力方向決定輕質管組合單元朝向”的布管方式，此板可以被視為各向同性板，板內彎矩與剪力的分布規(guī)律與同樣長度和寬度的實心板一致。但計算變形時，單位寬度內板的剛度應取順筒方向與橫順筒方向剛度的平均值。
?。?）通過將空心板平面劃分為眾多的小區(qū)格，每個小區(qū)格內輕質管組合單元的朝向，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算空心板的抗剪強度時，都可以按順筒方向考慮，克服了填充筒體沿一個方向布置時，橫筒方向抗剪強度可能不足的缺點[6]。
本文以“擬梁法”和“等代實心板法”為例，簡要介紹“按受力方向決定輕質管組合單元的朝向”的空心板的計算過程。
擬梁法是一種桿系結構有限元的空間框架計算法，擬梁的抗彎剛度取擬梁所代表寬度范圍內各部分的抗彎剛度之和，計算時考慮順管與橫管方向的剛度不同。此法是目前應用最為廣泛的有限元結構計算法，不但可以計算空心板框架結構，還可以計算空心板板柱結構。但對于施加預應力的空心板結構而言，為了準確計算結構的變形，需要將預應力的效應逐一加到各條梁上，計算過程較為復雜。在本工程中，按擬梁法計算的步驟如下：
在空心板結構中，對于空心板順筒方向的受力性能毫無疑義，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算[4]。但對于空心板結構的雙向受力性能一直存在爭議，以大量的工程試驗數(shù)據(jù)和結構分析為基礎，規(guī)程[5]從根本上為空心板結構的雙向受力提供了理論依據(jù)。
在空心板結構分析中，實體單元有限元分析法無疑最接近結構的真實受力情況。這是一種有限元法，構成分析對象的單元是空間實體單元，通過眾多的實體單元組成空心板結構。此方法最接近物體的真實受力情況，被廣泛應用在各種復雜結構的分析中。空心板分析時，先建立一塊實心板，利用布爾運算[7]，將每個空心管所處位置掏空。然后利用程序自身的功能，自動劃分實體單元，并求出荷載作用下單元的內力和變形。由于此法所建立的模型單元數(shù)眾多（是桿系結構有限元法單元數(shù)的100-1000倍），所以計算耗時長，同時對計算機硬件要求也較高。在工程結構設計中不常使用，是研究中的一種校核與驗證手段，也可作為評價計算方法的依據(jù)。