开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受力性能试验研究

为研究开孔薄壁钢梁 轻骨料混凝土组合楼板的受力性能,设计并制作了5块具有不同构造（不同预制板型、抗剪方式及腹板开孔率）的组合楼板试件,进行了简支条件下均布加载受力性能试验研究。结果表明：该组合楼板具有较高的整体刚度和承载能力,当等效均布荷载达到6 kN/m²时,跨中挠度远小于L/500（L为试件跨度）;对于相同的开孔率,薄壁钢梁腹板的开孔应优选孔径小、数量多的开孔形式;采用文中所构造的抗剪键及其布置形式的组合楼板,其抗剪效果明显优于采用结构胶黏结混凝土板和钢梁的;组合效应系数可以较好地反映组合楼板的整体特性及内部损伤。     

陶粒混凝土-开孔薄壁钢梁组合楼板的受力性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。为研究该类组合楼板的受力性能,对6组不同构造的两边简支组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键分布及薄壁钢壁厚的变化对组合楼板整体受力性能的影响。结果表明：对应等效均布荷载2kN/m2的组合楼板,中心挠度远小于L/500,能够承担的最大荷载值为13.25kN/m2;当混凝土严重开裂且板跨中最大挠度达到L/45时,组合楼板试件并未出现整体塌落;主钢梁上抗剪栓钉的增加,对提高组合楼板的极限荷载和整体刚度均不明显;边梁增设抗剪栓钉对组合楼板的屈服荷载及整体刚度均产生显著影响,当边梁设置与主梁同样的抗剪栓钉时,屈服荷载和整体刚度增幅分别为82.1%和35.6%。     

薄壁钢桁架-轻骨料混凝土组合楼板受力性能试验研究

为研究由薄壁钢桁架和轻骨料混凝土形成的组合楼板的受力性能,对4块具有不同构造特征的两端简支组合楼板试件进行了均布荷载和局域荷载作用下的受力性能试验研究。结果表明:以壁厚为1 mm的冷弯薄壁钢制成的钢桁架作为承重骨架的组合楼板试件具有较大的整体刚度,当受到的等效均布荷载达到3 k N/m2时,其跨中挠度远小于L/400(L为试件跨度)。用周边设有凹槽的轻骨料混凝土预制板形成的组合楼板试件,其整体刚度和屈服荷载均高于用周边无凹槽的预制板块所制成的组合楼板试件,且钢桁架斜腹杆厚度的变化对组合楼板整体受力性能也有较为显著的影响。     

薄壁钢梁-陶粒混凝土装配式组合楼板受火后受力性能研究

由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明：当施加的等效均布荷载达到2kN/m²时,受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400,且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂,但组合楼板试件未出现整体坍落现象;以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件,其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%;当用钢量相同时,主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件,其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%,且整体刚度也有所提高;该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度,且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。     

冷弯薄壁钢-陶粒混凝土组合楼板静载性能研究

由腹板开孔且翼缘卷边的H形薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板经后浇砂浆和抗剪键组装而成的组合楼板,具有轻质、高强、无需支模、装配化程度高等优势。对平面尺寸为2 040 mm×1 500 mm、中间设有4根纵向主钢梁的5个装配式组合楼板试件开展静载试验,分析抗剪键类型、有无连接件及后浇带材料的变化对组合楼板静载性能的影响。结果表明,该组合楼板试件具有较高的整体刚度和承载能力,屈服荷载对应位移的最大值为楼板跨度的L/486,能够承担的最大等效均布荷载值为8.83 kN/m~2。普通抗剪栓钉的组合效应明显优于薄壁异形抗剪键的,且前者较之后者,组合楼板的屈服荷载和极限荷载分别提高83.2%和108.2%。后浇层采用细陶粒混凝土不仅能减轻楼板自重,也可使组合楼板的整体承载能力达到设计的基本要求。     

H型薄壁钢梁-轻质混凝土装配式组合楼板受力性能试验研究

通过对5块由H型薄壁钢梁和轻骨料混凝土形成的装配式组合楼板的静力加载试验,研究了该种装配式组合楼板常温下的受力性能和变形性能,并对比分析了不同约束条件以及次梁高度对楼板强度和刚度的影响.研究结果表明:该楼板具有良好的整体性和变形能力,当跨中挠度达到L/100时仅出现局部破坏,试件未发生整体坍塌,且具有双向板的受力特征;加强主梁两端约束对提高楼板承载力的作用并不十分明显;增加次梁高度可以提高楼板的极限承载力,但对楼板整体刚度影响较小.     

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受火试验研究

为研究由冷弯卷边H形开孔薄壁钢梁和预制轻骨料混凝土板形成的装配式组合楼板的受火性能,对6个两端简支组合楼板试件开展了高温下试验研究,得到了试件的温度及位移响应。研究结果表明：在等效均布荷载2.0 kN/m²及最高炉温为600℃的烃类火灾作用下,以轻骨料混凝土及腹板开孔薄壁钢梁形成装配式组合楼板具有良好的抗火性能,组合楼板的跨中挠度最大为L/44（L为组合楼板跨度）时,试件仍保持良好的整体性;主钢梁腹板开孔直径与分布形式对组合楼板的整体抗火性能均有显著影响,为减小组合楼板高温下的位移响应,对主钢梁腹板的开孔宜优选孔径大、数量少的分布形式;抗剪键数量对组合楼板抗火性能的响应影响远大于对预制板类型的影响。     

轻骨料混凝土-薄壁钢梁组合楼板受火后承载性能试验研究

楼板为建筑物的重要构件,其受火后剩余承载性能的研究对于有效指导楼板的火灾后修复和性能评估意义重大。对3块遭受温度为700℃、持续90 min火灾作用后的轻骨料混凝土-薄壁钢梁组合楼板试件开展了静载性能试验。结果表明,尽管火灾作用后组合楼板试件的混凝土已严重开裂、钢梁发生明显屈曲和变形且楼板的整体最大残余竖向位移达到L/80 (L为楼板长度),但组合楼板试件仍具有较高的剩余承载能力,其静载试验的极限荷载达到4.12 k N/m2,中心点的最大挠度达到17.88 mm(L/112),而且未见整体坍塌。对试验结果进一步分析可知:对于双向组合楼板试件,在不改变主梁和预制板相关参数的条件下,采用普通栓钉及钢筋拉结件的组合效果优于采用薄壁异形抗剪键及钢条拉结件;虽然以水泥砂浆为后浇层能够增强组合楼板的整体性、提高整体刚度,但从减轻楼板自重的角度,仍可选用陶粒混凝土作为该组合楼板的后浇层,并可满足组合楼板对承载能力和刚度的基本要求。     

竖向荷载下足尺半刚性连接组合框架试验研究

为研究半刚性连接组合框架在静载作用下的力学性能,进行了竖向荷载下两榀足尺的两层两跨半刚性连接组合框架试验。组合框架由H型钢柱和压型钢板混凝土组合梁组成,钢节点由焊接到钢梁端部的平端板通过螺栓与钢柱翼缘连接。为了解半刚性连接组合框架的结构性能和破坏特征,考察不同荷载水平作用下半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架结构整体性能的影响,重点分析框架整体性能、节点性能和梁性能。试验表明:平端板型组合节点为半刚性连接、部分强度节点,具有较高的强度和刚度,其极限转角可满足不小于30mrad的延性设计要求;半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架的强度、刚度和延性有较大影响,设计时应加以考虑。试验结果可为今后半刚性连接组合框架理论研究和工程实际应用提供参考。     

模块化预应力预制混凝土楼板承载力试验及分析

模块化预应力预制混凝土楼板是由预制成型的若干块带空腔的混凝土标准单元板通过预应力钢筋串联而成,有标准化程度高、安装方便、自重轻、抗弯刚度大及承载力高等优势,具有很好的应用前景。以跨度为6 160mm的模块化预应力预制混凝土楼板为对象,通过竖向静载试验和有限元模拟研究楼板的受力性能、破坏形式和极限承载力。结果表明:当试验荷载达到标准值时,楼板的挠度最大值和中央两标准单元板接触面下端缝隙宽度均满足正常使用极限状态下楼板的刚度和裂缝要求;楼板的极限承载力为16.99k N/m2,完全能满足一般建筑对楼板承载力的要求;楼板的破坏形式为中央折断,中央两标准单元板接触面上端混凝土被压碎,下层预应力钢筋屈服。     

预应力混凝土钢肋叠合板受弯性能试验与理论研究

预应力混凝土钢肋叠合板（PCCSSR）是一种抗弯刚度大、承载力高、加工方便的叠合楼板。PCCSSR的预制部分由预应力混凝土底板、钢腹板及混凝土上翼缘板组成。施工中首先将其预制部分作为浇筑叠合层的混凝土模板,承担施工阶段荷载,待叠合层达到强度后再整体受力。对7块足尺PCCSSR试件进行受弯试验,测得了板的荷载-挠度曲线、极限荷载、破坏模态、应变分布等。试验结果表明：PCCSSR的破坏形态为弯曲破坏,其受弯性能完全满足施工阶段要求,且具有较好的延性;与直线形钢腹板相比,波纹钢腹板具有更好的抗剪能力以及平面外刚度,可明显增大PCCSSR的抗弯刚度,使PCCSSR的整体受力性能更为优越。同时,对PCCSSR的抗裂性能、抗弯刚度和承载力进行了理论分析,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板

根据3块足尺页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板试件和1块足尺现浇双向楼板对比试件的静力堆载试验结果,分析了双向叠合楼板预制底板的普通混凝土和后浇叠合层的页岩陶粒轻质混凝土采用相同强度等级时的挠度变形特点,并根据试验结果和弹性力学薄板理论推导了页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板的挠度计算公式。推导了四边固支页岩陶粒混凝土和普通混凝土叠合板在竖向均布荷载作用下截面中和轴高度、抗弯刚度和挠度的计算表达式,并分别对挠度和初始刚度计算公式进行了修正,提出了考虑四边支承转动的页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板挠度计算公式。结果表明:页岩陶粒轻质混凝土双向叠合楼板跨中位移呈现线弹性变化特征,页岩陶粒轻质混凝土材料的弹性模量、叠合楼板中设置的钢筋桁架以及双向叠合板的板端约束条件是影响叠合楼板刚度和跨中挠度的主要因素;采用所推导公式计算的页岩陶粒混凝土叠合楼板的挠度值与试验值吻合良好。     

预应力混凝土钢管桁架叠合板施工阶段短期刚度研究

预应力混凝土钢管桁架叠合板是近几年出现的一种新型叠合板,叠合板在施工阶段的受力性能非常重要。设计了4个预应力混凝土钢管桁架叠合板试件,并对其进行受弯载荷试验。给出了4个试件的荷载-跨中挠度曲线。同时考虑钢管对混凝土的约束,按照等效截面刚度法推导出了施工阶段的短期刚度计算公式,计算了简支板的跨中挠度。在构件抗弯刚度未发生严重退化时,跨中挠度的计算结果与试验结果较为吻合。     

钢筋混凝土T型叠合梁抗震性能试验研究

研究了由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成的钢筋混凝土T型叠合梁。开展了低周反复荷载下叠合梁与现浇对比梁的足尺模型试验,对其破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化与耗能等进行了较系统的研究。研究表明:低周反复荷载下叠合梁与现浇梁均发生了受弯破坏;峰值荷载下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和靠近腹板侧预制板与现浇板之间的滑移分别为0.5mm和0.2mm;叠合梁与现浇梁的滞回曲线前期均较饱满,后期表现出一定的捏拢,但总体耗能均较好;反复荷载下叠合梁的刚度退化主要发生在开裂至屈服阶段,屈服后其刚度退化较缓慢;叠合梁的正、负弯矩截面受弯承载力分别较现浇梁的低9%和3%左右;叠合梁的正、反向位移延性分别比现浇对比梁约低6%和14%,但2个试件的位移延性系数均大于4.8。此外,还对低周反复荷载下与单调荷载下试件的受力性能进行了对比与分析。     

冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的抗弯刚度研究

通过对2块足尺冷弯薄壁型钢梁 定向刨花板(OSB板)组合楼盖的受弯承载力进行单调静载试验,分析了连接OSB板与冷弯薄壁型钢梁之间的螺钉间距对组合楼盖抗弯刚度的影响。采用拟正交异性板法计算了组合楼盖的抗弯刚度,在此基础上分析OSB板厚度、楼盖梁间距和截面尺寸等因素对组合楼盖抗弯刚度的影响,提出了常用冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的等效抗弯刚度计算方法。结果表明:试件的破坏模式主要表现为楼盖梁发生弯扭屈曲的同时,受压区翼缘、卷边及腹板出现相关屈曲破坏,屈曲波长为相邻螺钉间距;OSB板没有明显破坏;螺钉间距对组合楼盖的弹性抗弯刚度影响微小;在弹塑性阶段,随着螺钉间距的增大,组合楼盖的刚度退化明显增大。     

Flexural behavior of profiled steel sheet-concrete composite slabs with crossing steel bars

为研究穿筋压型钢板-混凝土组合板的受弯性能,对穿筋压型钢板-混凝土组合板试件和无穿筋组合板对比试件进行了静力试验。基于试验数据验证了相应的有限元模型,对穿筋的位置和间距进行了参数分析。提出了穿筋组合板的短期刚度计算式。研究结果表明：穿筋压型钢板-混凝土组合板结构形式可靠,可以有效改善组合板弱边方向的受弯能力,应简化为双向板进行设计,采用所提短期刚度公式,计算该类组合板的挠度值与实测值偏差较小。相同条件下的穿筋组合板相对于无穿筋组合板峰值荷载提高43%,刚度提高114%;相对于焊筋组合板峰值荷载提高9%,刚度提高40%。且穿筋组合板开裂荷载更高,加载过程中裂缝开展缓慢;横穿钢筋的数量从3增大到7时,穿筋组合板峰值荷载提高14.5%,刚度提高23.3%;穿筋距离从5mm变化到45mm时,穿筋组合板峰值荷载减小11.7%,刚度降低12%。