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申请/专利权人：江苏中碳建筑产业研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于功能梯度材料的复合叠合楼板正截面承载力计算方法，包括如下步骤：步骤S1、确定复合叠合楼板的正截面尺寸，并确定预制板各层及NC叠合层浇筑板的高度；步骤S2、配置不同钢纤维体积率的UHPC试块，并实验测得力学参数；步骤S3、根据基本假定以及不同功能梯度材料分层情况，确定受力简图，推导计算公式，并根据计算公式计算截面配筋；步骤S4、根据截面配筋计算结果，进行选筋并校核。本发明的复合叠合楼板正截面承载力计算方法可以对叠合板结构正截面承载力进行有效计算，从而为新型功能梯度材料结构的推广应用提供了合理的理论支持。

主权项：1.一种基于功能梯度材料的复合叠合楼板正截面承载力计算方法，其特征在于：复合叠合楼板包括：预制板，所述预制板包括预制UHPC层1和预制NC层2，所述预制NC层2位于所述预制UHPC层1上方，其中，所述预制UHPC层1设置有多层，每层具有不同的钢纤维体积率，且钢纤维体积率自下而上等比例减少；NC叠合层浇筑板3，所述NC叠合层浇筑板3位于所述预制NC层2上方；所述基于功能梯度材料的复合叠合楼板正截面承载力计算方法包括如下步骤：S1、确定复合叠合楼板的正截面尺寸，并确定预制板各层及NC叠合层浇筑板的高度；S2、配置不同钢纤维体积率的UHPC试块，并实验测得力学参数；S3、根据基本假定以及不同功能梯度材料分层情况，确定受力简图，推导计算公式，并根据所述计算公式计算截面配筋；S4、根据截面配筋计算结果，进行选筋并校核；其中，步骤S3中，根据UHPC受拉本构和混凝土受弯构件设计的基本假定，简化受力简图，推导计算公式，并且根据计算公式计算截面配筋，包括如下两种情况：将预制UHPC层应力图简化成阶梯形状时，计算过程如下：第一阶段正截面承载力计算：忽略NC抗拉能力并将预制UHPC层应力图简化成阶梯形状，根据截面水平方向内力平衡条件， 其中，系数α1和β1的值通过力的三要素确定，当混凝土强度等级大于C50时，α1和β1的值随着混凝土强度等级的提高而减小；fc为预制NC层受压区混凝土抗压强度设计值；b为截面宽度；x1为第一阶段预制板等效受压区高度，x1＝β1x01，x01为实际受压区高度；As1为第一阶段受拉区纵筋截面面积；fy为受拉区纵筋抗拉强度设计值；ftuhi为各层UHPC抗拉强度设计值，根据受拉本构选取，偏于安全考虑，取各层UHPC的初始开裂应力值作为受拉区抗拉强度设计值；t为预制UHPC层高度；ti为第i层UHPC层高；k为预制UHPC层的层数；根据截面力矩平衡条件， 其中，其中，γ0为结构重要性系数；Md1、Mu1分别为第一阶段结构内力组合设计值、极限状态承载力；h01为预制板截面有效高度；h1为预制板截面高度；l1i为第一阶段第i层UHPC层距离预制板混凝土受压区中轴线的距离；由公式1、2联立求解得到截面配筋As1；第二阶段正截面承载力计算：根据截面水平方向内力平衡条件， 其中，x2为第二阶段叠合板等效受压区高度，x2＝β1x02，x02为实际受压区高度；As2为第二阶段受拉区纵筋截面面积；根据截面力矩平衡条件， 其中，其中，γ0为结构重要性系数，Md2、Mu2分别为第二阶段结构内力组合设计值、极限状态承载力；h02为叠合板截面有效高度；h2为叠合板截面高度；l2i为第二阶段第i层UHPC层距离叠合板混凝土受压区中轴线的距离；由公式3、4联立求解得到截面配筋As2；在As1和As2中选取较大值进行配筋；将预制UHPC层应力图简化成矩形时，计算过程如下：第一阶段正截面承载力计算：忽略NC抗拉能力并将UHPC部分应力图简化成矩形，根据截面水平方向内力平衡条件，α1fcbx1＝As1fy+ftuhbt——5其中，系数α1和β1的值通过力的三要素确定，当混凝土强度等级大于C50时，α1和β1的值随着混凝土强度等级的提高而减小；fc为预制NC层受压区混凝土抗压强度设计值；b为截面宽度；x1为第一阶段预制板等效受压区高度，x1＝β1x01，x01为实际受压区高度；As1为第一阶段受拉区纵筋截面面积；fy为受拉区纵筋抗拉强度设计值，ftuh为UHPC抗拉强度设计值，当预制UHPC层设置为三层时，取中间层UHPC的初始开裂应力值作为受拉区抗拉强度设计值；t为预制UHPC层高度；根据截面力矩平衡条件， 其中，γ0为结构重要性系数；Md1、Mu1分别为第一阶段结构内力组合设计值、极限状态承载力；h01为预制板截面有效高度；h1为预制板截面高度；由公式5、6联立求解得到截面配筋As1；第二阶段正截面承载力计算：根据截面水平方向内力平衡条件，a1fcbx2＝As2fy+ftuhbt——7其中，x2为第二阶段叠合板等效受压区高度，x2＝β1x02，x02为实际受压区高度；As2为第二阶段受拉区纵筋截面面积；根据截面力矩平衡条件， 其中，γ0为结构重要性系数；Md2、Mu2分别为第二阶段结构内力组合设计值、极限状态承载力；h02为叠合板截面有效高度；h2为叠合板截面高度；由公式7、8联立求解得到截面配筋As2；在As1和As2中选取较大值进行配筋；步骤S4中，根据截面配筋计算结果，进行选筋并校核，包括：S41、根据截面配筋计算结果，选用直径和数量相符合的钢筋；S42、通过配筋率ρ≥ρmin校核是否少筋，其中，ρ＝Asbh0，h0为截面有效高度，ρmin取0.2％和45ftfy％的较大值；S43、通过相对受压区高度ξ≤ξb校核是否超筋，其中，ξ＝xh0，ξb为相对受压区界限高度，其中，εcu为混凝土极限压应变，Es为钢筋弹性模量。

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