一、模型说明
分析手段：使用通用有限元软件ANSYS进行大挠度弹塑性分析。
考虑到轻骨料混凝土不参与受力的特点，在有限元模型中没有考虑混凝土部分。在下面所有板件的计算中，建立的有限元模型中均仅包括作为主要受力组件的钢框。但考虑到C钢纵肋与横肋均被混凝土包围，其发生侧向失稳的可能性较小，故考虑混凝土一定程度的贡献，在算法上耦合纵肋（或横肋）侧面的变形实现。
板件四角点处理为简支。
对于屋面板与楼板等矩形板，按照就近原则，将混凝土板面荷载折算成线性均布荷载，施加在纵肋上，如图1；

图1   矩形板的荷载分配
对于网架板等方型板，按照三角形分配原则，将混凝土板面荷载折算到周边主肋上，如图2；

图2   方型板的荷载分配
二、计算结果与讨论（举例）
（一）屋面板

基本尺寸：板厚100mm  主肋180×60×3.0  端肋95×45×3.0  纵肋C60×30×3.0
荷载：板自重：0.65kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：1.35kN/m2  设计值Q：1.8kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自纵肋的折曲破坏。

图35  WM-GD6015-100-1荷载-位移曲线

图36  WM-GD6015-100-1破坏状态的竖向位移分布图

图37  WM-GD6015-100-1破坏状态的von Mise应力分布图

 

图38  WM-GD6015-100-1破坏状态的局部放大图

基本尺寸：板厚120mm  主肋180×60×3.0  端肋115×45×3.0  纵肋C80×30×3.0
荷载：板自重：0.69kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：1.80kN/m2  设计值Q：2.40kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自主肋向外的鼓屈。

图39  WM-GD6015-120-1荷载-位移曲线

图40  WM-GD6015-120-1破坏状态的竖向位移分布图

图41  WM-GD6015-120-1破坏状态的von Mise应力分布图

图42  WM-GD6015-120-1破坏状态的局部放大图

 

(二)网架板

基本尺寸：板厚100mm  主肋140×60×3.0  纵肋C6.3
荷载：板自重：0.72kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：1.35kN/m2  设计值Q：1.80kN/m
破坏形态：构件最终破坏时横肋与纵肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自于主肋过大的塑性变形。

图64  WM-GD3030-100-1荷载-位移曲线

图65  WM-GD3030-100-1破坏状态的竖向位移分布图

图66  WM-GD3030-100-1破坏状态的von Mise应力分布图

基本尺寸：板厚100mm  主肋160×60×3.0  纵肋C6.3
荷载：板自重：0.72kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：1.8kN/m2  设计值Q：2.40kN/m
破坏形态：构件最终破坏时横肋与纵肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自于主肋过大的塑性变形。

图67  WM-GD3030-100-2荷载-位移曲线

图68  WM-GD3030-100-2破坏状态的竖向位移分布图

图69  WM-GD3030-100-2破坏状态的von Mise应力分布图

基本尺寸：板厚120mm  主肋180×60×2.5  纵肋C8.0
荷载：板自重：0.75kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：1.8kN/m2  设计值Q：2.4kN/m
破坏形态：构件最终破坏时横肋与纵肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自于主肋过大的塑性变形。

图79  WM-GD4040-120-1荷载-位移曲线

图80  WM-GD4040-120-1破坏状态的竖向位移分布图

图81  WM-GD4040-120-1破坏状态的von Mise应力分布图

基本尺寸：板厚120mm  主肋200×60×2.5  纵肋C8.0
荷载：板自重：0.80kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：2.7kN/m2  设计值Q：3.6kN/m
破坏形态：构件最终破坏时横肋与纵肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自于主肋过大的塑性变形。

图82  WM-GD4040-120-2荷载-位移曲线

图83  WM-GD4040-120-2破坏状态的竖向位移分布图

图84  WM-GD4040-120-2破坏状态的von Mise应力分布图

（三）楼层板
1、LC-GD3615-100-1
基本尺寸：板厚100mm  主肋C100×60×4.0  端肋90×40×3.0  纵肋C70×30×3.0
荷载：板自重：1.00kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：3.30kN/m2  设计值Q：4.50kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自纵肋过大的塑性变形。

图85  LC-GD3615-100-1荷载-位移曲线

图86  LC-GD3615-100-1破坏状态的竖向位移分布图

图87  LC-GD3615-100-1破坏状态的von Mise应力分布图

图88  LC-GD3615-100-1破坏状态的局部放大图

基本尺寸：板厚100mm  主肋C100×60×5.0  端肋90×40×3.0  纵肋C70×40×3.0
荷载：板自重：1.00kN/m2  外加均布荷载标准值Qk：5.00kN/m2  设计值Q：7.00kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自跨中纵肋发生过大的折曲变形。

图89  LC-GD3615-100-2荷载-位移曲线

图90  LC-GD3615-100-2破坏状态的竖向位移分布图

图91  LC-GD3615-100-2破坏状态的von Mise应力分布图

图92  LC-GD3615-100-2破坏状态的局部放大图

基本尺寸：板厚100mm  主肋C180×60×5.0  端肋100×40×3.0  纵肋C70×50×3.0
荷载：板自重：1.1kN/m2  外加均布荷载标准值Qk： kN/m2  设计值Q：4.5kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自主肋过大的塑性变形。

图141  LC-GD6015-100-1荷载-位移曲线

图142  LC-GD6015-100-1破坏状态的竖向位移分布图

图143  LC-GD6015-100-1破坏状态的von Mise应力分布图

图144  LC-GD6015-100-1破坏状态的局部放大图

基本尺寸：板厚100mm  主肋C200×60×5.0  端肋100×40×3.0  纵肋C75×50×3.0
荷载：板自重：1.1kN/m2  外加均布荷载标准值Qk： kN/m2  设计值Q：6.5kN/m
破坏形态：构件最终破坏时纵肋与主肋均有大量区域进入塑性屈服状态，破坏源自主肋过大的塑性变形。

图145  LC-GD6015-100-2荷载-位移曲线

图146  LC-GD6015-100-2破坏状态的竖向位移分布图

图147  LC-GD6015-100-2破坏状态的von Mise应力分布图

图148  LC-GD6015-100-2破坏状态的局部放大图

 

三、结论
通过大量计算分析，可以得到如下两点结论：
1 所有板件的承载力均满足要求；
2 所有板件的刚度均能满足要求。