基于装配式钢框架的型钢—混凝土组合扁梁受力性能研究

发布时间：2017-11-22 07:33

  本文关键词：基于装配式钢框架的型钢—混凝土组合扁梁受力性能研究

  更多相关文章： 组合扁梁 型钢 装配式钢结构 极限承载力 抗弯刚度

【摘要】：在装配式钢结构中使用组合扁梁能降低结构高度、缩短施工工期、减少工程造价,具有良好的经济和社会效益。论文以实现钢框架结构快速装配为目标,研究了能可靠连接周边槽钢预制装配式楼板与柱的型钢—混凝土组合扁梁结构的受力性能,该结构通过钢板抗剪件使钢扁梁与楼板焊接形成整体,而协同工作。试验设计了7根简支型钢—混凝土组合扁梁试件和1根传统钢筋—混凝土组合梁试件,对两类共计8根梁试件进行了受弯静力加载试验研究。研究了不同截面尺寸、不同有效板宽、不同板配筋率和抗剪件布置间距等条件下该新型组合扁梁的破坏模式、极限承载力、变形性能、截面应变分布等力学性能特征。为深入理论分析和提出工程设计建议提供了基本的试验素材,有助于建筑结构构件实现工业化生产和标准化制作。试验表明,7根型钢—混凝土组合扁梁在弹性受力阶段,钢梁、型钢与受压区混凝土能基本保持平截面,随着荷载不断增加,中和轴逐渐上移但变化不大。当荷载超过0.75Pu以后,钢梁受拉区逐渐进入屈服阶段,随后组合扁梁刚度减低,由于截面内力重分布,荷载—挠度曲线呈明显的非线性关系。最终破坏基本由于混凝土翼板顶面压碎而导致承载力迅速下降,其破坏形态大致分为压弯破坏、弯剪破坏以及纵向剪切破坏三种。混凝土翼缘板高度、宽度以及钢梁高度等因素对型钢—混凝土组合扁梁中和轴位置的确定至关重要;纵向钢筋配筋率越低,抗剪钢板布置间距越小,则横向裂缝出现也越早,裂缝开展的长度也越大,组合梁翼缘板更容易出现端部滑移现象;与相同条件下普通钢筋—混凝土组合梁相比,新型混凝土组合扁梁极限承载力提高了35.7%~63%,弹性抗弯刚度提高了12.1%~16.4%。采用有限元软件ABAQUS对试件进行三维实体建模,仿真分析时考虑材料非线性、几何非线性等因素影响,有限元结果与试验结果吻合良好。在此基础上,对试验进行延拓分析,探讨抗剪件布置间距对极限承载力影响规律,结果表明,抗剪件布置间距在一定范围内对其极限承载能力影响较大,最优布置间距为400mm到450mm之间。在模型试验和仿真试验的基础上通过材料力学理论以及等效矩形应力的计算方法,提出了型钢—混凝土组合扁梁弹性抗弯刚度以及极限状态抗弯承载力计算公式,将试验结果和本文建议公式计算结果进行了比较,结果表明,建议公式与试验结果吻合较好。论文阐明装配式型钢—混凝土组合扁梁的受力性能和破坏机理、揭示抗剪件布置间距等因素对组合扁梁抗弯刚度和承载力影响的定量关系、完善现行钢结构设计理论、推广装配施工的设计理念和实现我国钢结构住宅产业化目标具有现实意义。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9

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本文编号：1213945