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大跨度复合顶板切眼失稳机理及控制技术研究
摘要
本文主要研究了大跨度复合顶板的切眼失稳机理及控制技术。首先介绍了大跨度复合顶板的特点和应用情况。然后分析了切眼失稳的成因和表现形式，讨论了失稳过程中的应力状态和破坏模式。接着介绍了目前国内外所采取的切眼失稳控制技术，包括预应力筋加固、纤维增强复合材料（FRP）加固、槽钢梁加固和大跨度复合顶板支撑加固。最后提出了几点建议，以供进一步研究和实践参考。
关键词：大跨度复合顶板；切眼失稳；应力状态；破坏模式；加固技术
Abstract
Thispapermainlystudiesthecuttinginstabilitymechanismandcontroltechnologyoflarge-spancompositeroofpanel.Firstly,thecharacteristicsandapplicationoflarge-spancompositeroofpanelareintroduced.Then,thecauseandmanifestationofcuttinginstabilityareanalyzed,andthestressstateandfailuremodeintheinstabilityprocessarediscussed.Then,thecuttinginstabilitycontroltechnologycurrentlyadoptedathomeandabroadareintroduced,includingprestressedreinforcement,fiberreinforcedcompositematerial(FRP)reinforcement,slotsteelbeamreinforcementandlargespancompositeroofsupportreinforcement.Finally,severalsuggestionsareproposedforfurtherresearchandpractice.
Keywords:large-spancompositeroofpanel;cuttinginstability;stressstate;failuremode;reinforcementtechnology
正文
1.引言
随着经济的不断发展，建筑物的高度、跨度等尺度也越来越大，逐渐成为了现代城市建设的重要组成部分。大跨度建筑具有结构自重轻、施工技术成熟、通风采光好等优点，因此被广泛应用于展馆、体育场馆、机场、超市等地。其中，大跨度复合顶板作为一种新型建筑材料，由于其高强度、低密度、阻燃、环保等诸多特点，也开始被越来越多地使用。
然而，大跨度复合顶板在施工和使用过程中也存在着一些问题，其中切眼失稳问题是较为常见的。切眼是指在大跨度复合顶板表面开设一定宽度、一定间距、一定深度的沟槽或孔洞，以达到降低总重量和提高抗风性能的目的。但当切眼的长度较长时，容易引起复合顶板局部失稳，甚至破坏，从而使结构发生严重事故。因此，对复合顶板切眼失稳的机理和控制技术进行研究具有重要意义。
2.切眼失稳的机理和表现形式
大跨度复合顶板在存在切眼时，当设计荷载超过次临界值时，局部切眼处的压应力达到极限值，将会引起失稳现象。切眼失稳主要表现为以下几种形式：
（1）切眼区域水平方向的变形产生显著的非线性特征。
（2）切眼区域发生横向移位，压应力集中在切眼一侧。
（3）切眼一侧的基材发生涡状破坏，产生悬挂断裂。
（4）切眼导致剖面扭转，局部水平受力量不平衡，进一步使板的整个弯曲失稳。
3.大跨度复合顶板切眼失稳的应力状态和破坏模式
在切眼处发生失稳的前提是，切眼一侧的应力达到了极限值。当荷载超过临界值时，切眼一侧的压应力开始集中，同时在切眼另一侧的压应力增大，切眼处拉应力的数量级差不多是压应力的两倍。随着荷载的进一步增加，压应力集中在切眼处，局部弯曲损伤逐渐加剧，最终导致破坏。
具体来说，大跨度复合顶板在切眼失稳的过程中，主要发生以下几个阶段的破坏模式：
（1）局部弯曲失稳：切眼一侧的压应力达到极限值，导致切眼附近出现局部弯曲变形和压应力集中，同时由于拉应力的存在，会出现局部的剪切挠度。
（2）剖面扭曲失稳：随着引起局部弯曲的荷载的进一步增加，板的剖面会出现向复合顶板下翘和向上翘的扭曲变形。
（3）板面失稳：当压弯应力在切眼处增大到某一临界值时，触发板面的整体失稳。
4.国内外的切眼失稳控制技术
目前国内外针对大跨度复合顶板切眼失稳问题，已经针对不同的情况采取了多种控制技术，主要包括：
（1）预应力筋加固：预应力筋的加固不仅能够提高复合顶板的承载能力，对抑制切眼失稳也具有良好的效果。
（2）纤维增强复合材料（FRP）加固：在复合顶板表面涂覆一层玻璃钢或碳