混凝土夹芯板（CS板）抗剪性能的试验研究及板式结构体系分析
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摘要
近年来，环保越来越为人们所关注及实心粘土砖的逐步限时退出建筑市场，发展轻质高强、节能抗震、利用“三废”、保护环境、节约土地、降低成本、并具有一定建筑生产工业化的建筑结构新体系已势在必行。
CS板式结构住宅体系是适应我国墙体改革及住房产业化要求的产物。其良好的经济效益和广阔的应用前景得到了越来越多建设工作者的关注。但CS板式结构体系作为一种新型的房屋结构体系，还有很多力学性能不为我们所熟悉，我们对CS板式结构的试验研究还不够全面。
本文通过对六块混凝土夹芯板（CS楼板）进行抗剪性能的试验研究，在六块试验板中，有三块试验板的斜插丝直径为2.2mm，另三块为3.0mm。我们分析了CS楼板承受剪力的性能特点及其剪力传递机理，得到了不同斜插丝直径的试验板不同的破坏模式、试验板的荷载—挠度曲线、各测点的荷载—应变曲线等。同时，本文还对CS楼板进行了非线性有限元分析，并与试验值相比较，有限元计算结果与试验值吻合较好。最后，在试验研究及理论分析的基础上，总结归纳出CS楼板斜截面极限承载力的理论计算公式。另外，本文还利用有限元方法对CS板式结构体系进行了整体分析，建立了CS板式结构体系的静力计算方案。
In recent years, the people pay more and more attention to the environmental protection and the common clay brick will be abandoned in the construction system. So it is urgent for us to develop one new house building system, which has more advantages than the old masonry structure building. And the advantage includes lightweight, environmental protection, thermal conservation, earthquake resistance, economic benefit, economization on land, and product industrialization.
CS slab structural building system adapts to the requirement of the reformation of the dwelling house. It has good economic benefit and wide perspective of the application, so it has caused mush attention of a large of civil engineers. But at the other hand, there are still lots of mechanical properties of CS slab structural building system, which have not been mastered by us yet.
This paper, by shear behavior experiment of six blocks of concrete sandwich slabs(CS floor slab) under the load, studied the shear characteristic and the shear transmission of the concrete sandwich slabs. There are three blocks of slabs whose steel truss connectors’ diameter is 2.2mm, and the other slabs whose steel truss connectors’ diameter is 3.0mm among the all concrete sandwich slabs. At the same time, we gained the interaction curve between load and deflection, and the interaction curve between load and strain of the concrete sandwich slabs.
Besides, by using the nonlinear finite-element method, we made a effective analysis on the shearing capacity of the concrete sandwich slab. We made comparison between the computed results and the experimental results, and they are in good agreement.
Based on the experiment and the theoretic analysis, we concluded the formula of calculating the shearing failure load of the concrete sandwich slab. At the last, we also set up the static calculation schemes of CS slab structural building system by using finite-element method.
CS板式结构住宅体系是适应我国墙体改革及住房产业化要求的产物。其良好的经济效益和广阔的应用前景得到了越来越多建设工作者的关注。但CS板式结构体系作为一种新型的房屋结构体系，还有很多力学性能不为我们所熟悉，我们对CS板式结构的试验研究还不够全面。
本文通过对六块混凝土夹芯板（CS楼板）进行抗剪性能的试验研究，在六块试验板中，有三块试验板的斜插丝直径为2.2mm，另三块为3.0mm。我们分析了CS楼板承受剪力的性能特点及其剪力传递机理，得到了不同斜插丝直径的试验板不同的破坏模式、试验板的荷载—挠度曲线、各测点的荷载—应变曲线等。同时，本文还对CS楼板进行了非线性有限元分析，并与试验值相比较，有限元计算结果与试验值吻合较好。最后，在试验研究及理论分析的基础上，总结归纳出CS楼板斜截面极限承载力的理论计算公式。另外，本文还利用有限元方法对CS板式结构体系进行了整体分析，建立了CS板式结构体系的静力计算方案。
In recent years, the people pay more and more attention to the environmental protection and the common clay brick will be abandoned in the construction system. So it is urgent for us to develop one new house building system, which has more advantages than the old masonry structure building. And the advantage includes lightweight, environmental protection, thermal conservation, earthquake resistance, economic benefit, economization on land, and product industrialization.
CS slab structural building system adapts to the requirement of the reformation of the dwelling house. It has good economic benefit and wide perspective of the application, so it has caused mush attention of a large of civil engineers. But at the other hand, there are still lots of mechanical properties of CS slab structural building system, which have not been mastered by us yet.
This paper, by shear behavior experiment of six blocks of concrete sandwich slabs(CS floor slab) under the load, studied the shear characteristic and the shear transmission of the concrete sandwich slabs. There are three blocks of slabs whose steel truss connectors’ diameter is 2.2mm, and the other slabs whose steel truss connectors’ diameter is 3.0mm among the all concrete sandwich slabs. At the same time, we gained the interaction curve between load and deflection, and the interaction curve between load and strain of the concrete sandwich slabs.
Besides, by using the nonlinear finite-element method, we made a effective analysis on the shearing capacity of the concrete sandwich slab. We made comparison between the computed results and the experimental results, and they are in good agreement.
Based on the experiment and the theoretic analysis, we concluded the formula of calculating the shearing failure load of the concrete sandwich slab. At the last, we also set up the static calculation schemes of CS slab structural building system by using finite-element method.
引文
[1] 建设部住宅产业化促进中心，喜看广厦千万间 — 十三届四中全会以
来我国住宅产业发展的回眸，2002
[2] 华声（天津）国际企业有限公司，希爱斯（CS）板建筑体系简介，2002
[3] 邢海荣，李涛，王昊，轻质墙板应用技术分析与发展趋势，低温建筑技
术，2001，2：71-72
[4] David C. Salmon, Amin Einea, Maher K. Tadros, Todd D. Culp, Full Scale Testing Of Precast Concrete Sandwich Panels, ACI Structural Journal, July-August 1997 p354-362
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[6] 姚振纲，刘祖华，建筑结试验，上海：同济大学出版社，1996
[7] 林子臣，复合夹芯楼板抗剪实验研究，山东建筑工程学院学报.1998，4：
19-23
[8] 沈祖炎,陈扬骥, 陈以一，钢结构基本原理，北京：中国建筑工业出版社，
2000
[9] 吕西林，金国芳，吴晓涵，钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用，上
海：同济大学出版社，1997
[10] 董哲仁，钢筋混凝土非线性有限元法原理与应用，北京：中国水利水电出
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[11] 张翼飞，吴浚郊，须寅，压实造型过程的有限元数值模拟，工程力学，3：
62-66
[12] 王勖成，邵敏，有限单元法基本原理和数值方法，北京：清华大学出版，
1997
[13] 江见鲸，钢筋混凝土结构非线性有限元分析，西安：陕西科学技术出版社，
1994
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[20] 陆新征，江见鲸，利用ANSYS Solid65单元分析复杂应力条件下的混凝土结构，2002ANSYS中国用户年会论文集，2002：473-479
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[22] 唐岱新，龚绍熙，周炳章，砌体结构设计规范理解与应用，北京：中国建
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[23] 王光远，建筑结构的振动，科学出版社，1978
[24] 砖石结构设计规范修订组，关于《砖石结构设计规范》的静力计算问题，
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[26] 古国纪等，单层厂房整体空间作用的研究（轻型有檩屋盖体系），清华大
学学报，1973，3
[27] Martin Preton, Distribution Of Crane Forces In Mill Building, Journal Of The Structural Division ASCE, April 1967
[28] 刘季，王焕定，李暄，多层房屋的空间作用问题，建筑结构，1981，4：8-12
[29] 刘季，王焕定，李暄等，多层砖石结构房屋空间作用的实测与分析，建筑
结构，1981，4：13-22
[30] 姚谦峰，新型节能住宅结构体系的研究与发展，工程力学增刊，2001
[31] 林宗凡，多层砌体房屋结构设计—方法与应用，上海：上海科学技术出版
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[33] Moaveni, Saeed，Finite element analysis : theory and application with
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[36] 吕清芳，黄明，蒋永生，关于砌体结构房屋静力计算中有关问题的商榷，
江苏建筑，1995，2：20-25
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