基于ABAQUS的M型型钢桁架楼板有限元分析

为研究M型型钢桁架楼板受力性能,设计了试验构件并进行了静力试验。基于试验构件几何尺寸和材性数据建立有限元模型B1,通过试验数据验证了模型正确性,并在该模型基础上改变模型参数,建立模型B2～B9,探究腹板、型钢厚度、等效筋直径、受拉区混凝土厚度和受压区混凝土厚度等因素对楼板受力性能的影响。模拟结果表明:模型B1模拟结果与试验值较为吻合,验证了模型的正确性和建模原则的合理性;模型B1、B3荷载-跨中挠度曲线基本重合,模型等效方法合理有效;型钢腹板对开裂荷载影响较小,对极限承载力影响较大;当楼板空心率和截面高度不变,空腔向板底平移时,楼板开裂荷载降低,峰值荷载提高;减少受压区混凝土高度,会显著降低楼板的受力性能。     

H型钢梁处装配式钢筋桁架楼板纵向连接受力性能试验研究

提出一种应用于装配式钢结构的钢筋桁架楼板纵向连接方式,楼板之间采用局部湿连接,实现了工厂预制现场装配。通过对8个钢筋桁架楼板试件进行静力荷载试验,研究钢筋桁架形式、上弦钢筋连接方式和钢筋直径等参数对试件受力性能的影响,获得了试件的变形破坏模式和极限承载力,并利用GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中正截面承载力计算式对楼板进行计算,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:钢筋桁架楼板之间及与H型钢梁整体协同工作性能优良,可保证该纵向连接从屈服到破坏有一定的强度富余,能够满足GB 50010—2010对楼板在使用阶段强度和刚度的要求。根据试验结果,针对所研究的楼板提出了在使用阶段受弯承载力简化计算方法。     

预应力型钢超高强混凝土组合梁受弯性能试验研究及承载能力分析

通过对12根预应力型钢超高强混凝土组合梁进行静力荷载作用下受弯性能试验,分析预应力型钢超高强混凝土组合梁荷载-挠度曲线和跨中控制截面应变分布的变化规律。试验结果表明:该组合梁荷载-位移曲线具有明显的开裂拐点、屈服拐点、峰值拐点和峰值后持载特征;从加载至峰值荷载的90%,试验梁跨中控制截面均满足平截面假定;试验梁达到极限状态后,内置工字钢截面应力发生变化,使该组合梁在超高强混凝土脆性破坏后仍具有较高剩余承载力。基于试验结果,采用简单叠加法和变形协同分析法,分别提出了预应力型钢超高强混凝土组合梁正截面受弯承载力计算式,结果表明:两种计算式均有一定的适用性,基于简单叠加法的正截面受弯承载力计算式计算结果较为保守,基于协同分析法的正截面受弯承载力计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

轻钢桁架混凝土楼板试验研究

轻钢桁架混凝土楼板是轻钢轻混凝土结构体系配套的一种采用免拆模板的新型单向密肋楼板,该楼板由轻钢桁架和普通混凝土组成。本文通过轻钢桁架混凝土楼板受弯承载力试验,结合型钢混凝土和钢筋混凝土受弯构件工作原理,研究了其受弯承载力、裂缝宽度及短期抗弯刚度的计算方法。结果表明该楼板各工作阶段与钢筋混凝土受弯构件类似,受弯承载力与截面高度、受拉钢材面积基本成线性关系,抗弯刚度与受拉钢材面积基本成线性关系,与截面高度成二次方关系。     

压型钢板对钢筋桁架楼板承载力影响的试验研究

为深入研究钢筋桁架楼板的受力性能,设计了足尺寸楼板试验。通过分析试验结果,得到底部压型钢板对钢筋桁架楼板承载力的影响。采用有效惯性矩法计算钢筋桁架楼板的正截面承载力的理论值,经与实测值比较,发现有效惯性矩法所算得的数值与试验值更为接近。提出可供参考的钢筋桁架楼板正截面受弯承载力计算公式,并给出相关修正系数。     

冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合楼板受弯性能研究

利用我国竹资源优势,发挥竹材人造板优良的力学性能,提出一种新型的组合结构——冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合楼板,即两张竹胶板间按一定间距布置两根冷弯薄壁C型钢,型钢与竹胶板界面用结构黏合剂黏结。结合冷弯薄壁型钢的截面特点,通过型钢与竹板单纯胶结、自攻螺钉约束及抗侧竹板加固等组合构造方式,对6块简支的组合楼板进行抗弯性能试验,探讨组合楼板在受弯条件下的整体工作性能、破坏特征、抗弯刚度及极限承载力等。结果表明,在保证构件制作精度及黏结质量的条件下,有侧板的复合胶结型组合楼板与单纯黏胶及无侧板的复合胶结型的两种楼板相比,刚度、承载力等抗弯性能指标均有大幅提高,整体性能好,组合效应突出;根据组合楼板中钢板及竹板的荷载-应变变化,提出组合楼板刚度及承载力的力学模型及计算方法,据此得到的组合楼板挠度及承载力计算值与试验值吻合较好。     

既有建筑地下增层托换梁受剪试验研究

既有建筑地下增层时,需要设置托换梁将上部竖向构件的荷载向桩基础传递,该托换梁为内置H型钢的双梁式深受弯构件.为研究托换梁受剪承载力,设计了6个试件,进行对比试验.试验结果表明:6个梁均表现为剪压破坏形态;内置H型钢的钢筋混凝土托换梁比未置H型钢相同截面形式与配筋数量的钢筋混凝土托换梁的受剪极限荷载提高约36.3％;双截面钢筋混凝土托换梁的受剪承载力与相同截面和配筋数量的单截面钢筋混凝土梁相当;支座与梁柱节点连线处的箍筋和型钢在抗剪中起了主要作用,而支座处与梁柱节点附近的箍筋和型钢起次要作用;双截面托换梁同一截面的内肢箍筋比外肢箍筋承担更多剪力.最后,基于试验结果,建立了托换梁受剪承载力计算公式,并对托换梁受剪承载力计算结果和试验结果进行了对比.结果表明,未置H型钢的普通钢筋混凝土梁计算结果和试验结果吻合较好;对于内置型钢的梁,受剪承载力计算结果和试验结果平均相差百分比为18.4％,但计算结果均小于试验结果,偏安全.     

人防均布荷载作用下型钢混凝土梁斜截面受剪承载力计算研究

型钢混凝土梁在人防荷载作用下的截面设计,现行的人防工程设计规范无条文阐述。按照结构设计的通用力学原理和人防工程结构设计等效静荷载的基本方法,参考《组合结构设计规范》等规范给出的型钢混凝土梁在静荷载作用下的计算方法,和《人民防空地下室设计规范》等规范给出的人防荷载作用下钢筋混凝土梁的计算方法,提出人防均布荷载作用下型钢混凝土梁斜截面受剪承载力简化计算公式。采用ANSYS数值分析程序,对某型钢混凝土梁构件进行非线性有限元数值分析,得出斜截面受剪承载力数值模拟结果,并与提出的简化计算公式结果相比较,吻合较好。     

型钢混凝土叠合梁底部预制构件静力性能试验研究

为了充分发挥预制装配式型钢混凝土梁预制部分的力学性能,对6根矩形截面型钢混凝土叠合梁底部预制构件进行了静力试验,分析其破坏过程、荷载-挠度曲线、型钢和混凝土的应变,研究混凝土强度、剪跨比和型钢类型对底部预制构件延性和承载力的影响。试验结果表明:剪跨比对试件梁破坏形态和承载力影响较大;混凝土强度对试件梁的延性和承载力影响较小;配置蜂窝钢的试件承载力显著提高,但延性较差;对两根受弯破坏试件进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

基于桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱受剪承载力的分析

实腹式型钢混凝土短柱是型钢混凝土组合结构的主要承重构件。目前,我国规程依据试验统计建立实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力计算公式,往往不考虑型钢翼缘的影响。本文采用桁架-拱模型理论对实腹式型钢混凝土短柱的受剪承载力进行了分析,将实腹式型钢混凝土短柱分为钢筋混凝土与型钢两部分考虑,然后将两部分叠加从而求得。分析钢筋混凝土部分的受剪承载力时,采用桁架-拱模型,考虑了型钢腹板和翼缘的影响;型钢部分的受剪承载力取Va=(0.58f_at_wf_w)/(λ-0.2)。本文计算结果与试验结果吻合较好。     

高强冷弯薄壁型钢帽型截面连续檩条受力性能研究

对24根两种截面形式为TS40和TS61的G550高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条进行了受弯性能试验研究,并在此基础上利用有限条软件CUFSM结合直接强度法对两种截面两跨的试验檩条进行了极限承载力的计算,计算结果与试验结果吻合较好。同时,采用非线性有限单元法对各试件进行模拟分析,并与试验结果进行比较。结果表明:大部分试件的试验极限承载力均略高于直接强度法计算得到的极限承载力,用直接强度法进行高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条的设计是可行的,且计算结果偏于安全;有限元分析得到的各试件极限承载力和试验结果吻合较好,有限元分析方法能很好地模拟高强冷弯薄壁型钢帽型连续檩条的受力性能,计算结果具有较高的精确度。     

轻钢龙骨泡沫混凝土预制楼板受弯性能研究

以轻钢龙骨-泡沫混凝土预制楼板为研究对象,对1块纯轻钢龙骨框架楼板B1和2块装配式轻钢龙骨泡沫混凝土预制楼板B2、B3进行静载试验,分别对B1、B2进行两点对称加载,对B3进行跨中加载。观察、对比了各试件的试验现象,得出各试件的破坏特征;采集并分析了各试件跨中的弯矩-竖向位移和弯矩-应变数据,发现泡沫混凝土提高了冷弯薄壁型钢龙骨楼板的承载力,且不同加载方式对试件受弯性能无影响;同时基于组合截面构件计算理论并结合试验数据对此种楼板的计算理论作了初步探究,认为提出的计算理论适用于此种楼板的承载力计算。     

桁架式配筋打印混凝土梁力学性能试验研究

混凝土打印工艺的要求使得梁构件无法配置箍筋,为此设计了不同桁架式配筋的打印混凝土梁构件,并对其进行静力加载试验。对不同桁架数、不同纵筋尺寸的打印混凝土梁分别进行了正截面破坏试验和斜截面破坏试验,研究了桁架式配筋打印混凝土梁在静力加载下正截面与斜截面的破坏特征、荷载与挠度曲线。试验表明,适筋破坏的桁架式配筋打印混凝土梁正截面抗弯承载力与参照普通混凝土单筋矩形截面梁的计算承载力相近,但桁架的腹筋提高了梁的整体刚度;桁架腹杆筋向支座弯起部位的斜截面抗剪承载力与按普通混凝土弯起钢筋部位斜截面计算承载力相差较大。     

工字形截面型钢混凝土短柱受压性能研究

为研究工字形截面型钢混凝土短柱的受压性能,设计了5个1/20缩尺工字形截面型钢混凝土短柱试件,各试件几何尺寸、配筋、配钢均相同,进行了不同偏心距、不同加载方向工况下的轴压、偏压单调加载试验。通过试验,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度及退化过程等。对比分析了偏心距、加载方向对工字形截面型钢混凝土短柱受压性能的影响规律。基于试验,进行了工字形截面型钢混凝土短柱受压承载力计算,计算结果与试验结果符合较好。研究表明:工字形截面型钢混凝土短柱具有良好的弹塑性变形能力和较高的承载力;随着偏心距的增大,工字形截面型钢混凝土短柱的承载力逐渐降低,弹塑性最大位移逐渐增大,延性逐渐增强,刚度退化逐渐减慢;偏心距相近时,与沿翼缘方向偏心加载的试件相比,沿工字形截面腹板方向加载的试件屈服荷载、极限荷载较高,延性性能较好。     

型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法

为了研究两种型钢混凝土剪力墙(内置型钢框架的混凝土剪力墙和内置型钢桁架的混凝土剪力墙)在受弯情况下的正截面受力状态,以这两种型钢混凝土中高剪力墙和普通钢筋混凝土中高剪力墙在无轴力作用下的单调和反复水平加载试验为基础,通过力学分析和参考现有规范,主要考虑型钢组件对墙体受弯性能的影响,提出了此两种型钢混凝土中高剪力墙在受弯状态下正截面开裂荷载和极限荷载的计算方法,进一步提出了简化计算方法,并将计算结果与试验结果进行比较验证,为此种构件的工程设计提供算法。     

连续跨压型钢板-混凝土组合楼板的承载力

根据连续跨组合楼板试验结果 ,对连续跨组合楼板的承载力进行了分析 ,推导了连续跨组合楼板的纵向滑移荷载和极限荷载 ,结果与试验结果吻合。提出了连续组合楼板的承载力计算方法     

型钢再生混凝土短柱抗剪承载力计算

为研究型钢再生混凝土短柱的抗震性能,对8个型钢再生混凝土短柱试件,采用悬臂柱式加载装置进行低周反复荷载试验,观察其受力过程和破坏形态。试验表明,剪跨比为1.4的型钢再生混凝土短柱以剪切斜压破坏形态为主;分别研究了轴压比、配箍率和再生粗骨料取代率对试件抗剪承载力的影响;分析了型钢再生混凝土短柱的受力特点和破坏机理;推导出型钢再生混凝土短柱发生剪切斜压破坏时的抗剪承载力计算公式。最后,为便于工程应用,在试验与理论分析的基础上,提出了型钢再生混凝土短柱抗剪承载力简化计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋桁架组合楼板抗弯性能试验研究

分别开展了钢筋桁架组合楼板在施工阶段和使用阶段的静力试验,获得了施工阶段钢筋桁架模板体系的变形特征以及使用阶段钢筋桁架组合楼板的破坏形式。研究了底部钢板、剪跨比等因素对钢筋桁架组合楼板使用阶段抗弯性能的影响,底部钢板可提高钢筋桁架组合楼板的抗弯承载力及抗弯刚度,剪跨比会影响钢筋桁架组合楼板的破坏形式及抗弯承载力。通过理论分析,给出不同高度钢筋桁架模板体系在施工阶段的最大无支撑跨度,提出钢筋桁架组合楼板在使用阶段的正截面抗弯承载力简化计算公式。     

预制装配型钢混凝土梁受弯承载力试验与计算

在6根预制装配型钢混凝土梁试件低周反复试验的基础上,依据JGJ 138—2016《组合结构设计规范》和相关文献中型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算方法,提出了两种预制装配型钢混凝土梁正截面受弯承载力的计算式。计算结果表明,两种方法计算值与试验值均符合较好。     

部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能试验研究

为研究部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹组合梁受弯性能，以组合梁截面高度、主钢件翼缘厚度和腹板空腹率为变化参数，共设计4根试件并进行四点弯曲试验。通过对破坏现象、荷载-跨中挠度曲线、混凝土与主钢件应变、承载力与变形等的分析，研究了组合梁的截面高度、主钢件的翼缘厚度和腹板空腹率对部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁受弯性能的影响规律。研究表明：所有试件均发生受弯破坏，且延性较好；荷载-跨中挠度曲线呈现弹性工作段和弹塑性工作段，跨中截面主钢件与混凝土应变基本满足平截面假定；组合梁截面高度由400 mm增加到500 mm,试件受弯承载力提高29.3%;主钢件翼缘厚度由10 mm减小到8 mm,试件受弯承载力减小25.9%;腹板空腹率对受弯承载力影响不大。基于试验现象和基本假定，推导了部分包覆钢-混凝土钢筋桁架空腹梁的受弯承载力计算式，其计算结果与试验结果吻合较好。