钢-混凝土组合扁梁受弯性能理论分析与试验

钢-混凝土组合扁梁楼盖以其楼盖结构高度小、防火性能好、下表面平整观感好、便于管线铺设以及在经济跨度范围内梁高更小的优势,在国外(特别是英国和北欧地区)得到了较广泛的应用。实际工程中,钢-混凝土组合扁梁楼盖应用较多的是SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板,用于住宅建筑时,存在以下不足:1)钢梁下翼缘外露,需要进行防腐防火保护;2)深肋压型钢板组合扁梁下翼缘不平整需做吊顶,增加了成本和结构高度;3)SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合楼板均为单向板,导致楼盖厚度较大,且楼盖高度难以进一步降低等,制约了钢-混凝土组合扁梁楼盖在实际工程中的应用。为此,提出了预制叠合密肋楼板和预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖的概念,预制叠合密肋楼板由预制带肋底板和现浇层组成,可实现双向传力。由于该新型预制叠合密肋楼板组合扁梁楼盖区别于传统的SP预应力混凝土叠合楼板和深肋压型钢板组合扁梁楼盖,为研究该新型组合扁梁楼盖预制叠合密肋楼板与钢梁协同工作性能及其设计方法,结合某高层钢结构住宅示范工程的设计,对该新型钢-混凝土组合扁梁的受弯性能进行了理论分析与试验研究。设计制作了2个预制叠合密肋楼板组合扁梁试验试件,主要变化参数为钢梁腹板开孔形式和剪力键设置方式。钢梁采用焊接不等翼缘钢梁,楼板采用预制叠合密肋楼板,预制板均不出筋。钢材牌号为Q345B,楼板混凝土强度等级为C35,钢筋为HRB400级。试件计算长度为3 800 mm,几何长度为4 000 mm。通过试验研究该新型钢-混凝土组合扁梁的承载能力、延性、变形性能、裂缝开展、应力及应变发展情况等。在试验研究的基础上,提出了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算简化假定,并基于破坏强度理论推导了预制叠合密肋楼板组合扁梁抗弯极限承载力计算公式。通过理论分析和试验研究得到以下结论:1)预制叠合密肋楼板组合扁梁具有优良的承载能力和延性性能。试件挠跨比达到1/32时,试件承载力仍未有明显下降,试件呈延性破坏特征。2)在钢梁下翼缘边缘和受拉钢筋屈服时,试件达到屈服承载力;在钢梁全截面屈服、受拉和受压钢筋屈服、受压区混凝土压溃时,试件达到极限承载力。在峰值荷载之前,混凝土和钢梁截面应变分布近似呈线性分布,可以采用平截面假定。3)基于破坏强度理论提出的预制叠合密肋楼板组合扁梁的抗弯承载力计算公式,与试验结果吻合良好,且偏于安全。     

一种新型钢肋-混凝土组合楼板有效翼缘的探讨

薄壁型钢混凝土组合梁是在钢-混凝土组合梁基础上发展起来的一种新型梁。在此提出一种新型薄壁型钢肋-混凝土组合板,并采用非线性有限元法,分析了组合板承受不同形式荷载下的应力分布规律,讨论荷载形式及连接件间距对组合板有效翼缘宽度的影响。     

钢—混凝土组合扁梁研究综述

钢-混凝土组合扁梁作为一种新型的组合形式,将钢梁包裹于混凝土楼板中,利用钢材和混凝土之间的粘结力实现二者的共同工作,使其具有降低结构层高、加快施工速度和提高防火性能等优势.文章着重介绍了钢-混凝土组合扁梁的研究现状,对国内外学者的研究成果进行分析研究.     

深圳龙华拓展区保障性住房产业化施工

深圳市龙华拓展区06,07地块保障性住房,地下1／2层,地上30／31层,总建筑面积20．6万m2,总高95m。该项目采用产业化施工：钢框架一钢筋混凝土结梅,冷弯高频焊接矩形钢管混凝土柱,梁主要采用高频焊接H型钢,楼板采用钢筋桁架楼承板一混凝土组合楼板,外墙采用预制混凝土外挂板,分户墙及室内隔墙采用CCA板灌浆墙。采用产业化施工方式,可加快工程进度,节约大量劳动力,保证工程质量并节省投资。     

高强钢-混凝土新型组合扁梁受力性能有限元分析

采用ABAQUS对一高强钢-混凝土新型组合扁梁的受力性能与传统组合扁梁进行对比,分析钢材强度对新型组合扁梁受力性能的影响。结果表明:与传统组合扁梁相比,新型组合扁梁受力性能更为优越,在截面高度和用钢量相同的条件下,新型组合扁梁承载力提高约9.7%,刚度提高约0.88%;钢材强度对新型组合扁梁承载力影响较大,对刚度影响较小。     

高强钢-混凝土新型组合扁梁受力性能有限元分析

采用ABAQUS对一高强钢-混凝土新型组合扁梁的受力性能与传统组合扁梁进行对比,分析钢材强度对新型组合扁梁受力性能的影响。结果表明:与传统组合扁梁相比,新型组合扁梁受力性能更为优越,在截面高度和用钢量相同的条件下,新型组合扁梁承载力提高约9.7%,刚度提高约0.88%;钢材强度对新型组合扁梁承载力影响较大,对刚度影响较小。     

DECK钢-混凝土组合楼承板产生裂缝的分析和处理

钢结构体系中,DECK钢-混凝土组合楼承板一直被广泛应用,目前根据较多的工程回访发现,此种结构类型的楼板产生裂缝的几率比较高。通过现场观测及分析,DECK楼承板的裂缝有一个共性,即基本出现在非受力方向板的波缝部位或两块板的接缝部位。由于裂缝出现的因素有多种,如何更好地减少和解决这种工程顽疾,是本文要探讨的重点。通过工程实例,分析DECK板易出现裂缝的原因,探索减少此类型楼板裂缝的改进方法。在综合考虑性价比较合理的基础上,尝试采用钢纤维混凝土对某工厂楼板进行加固处理,从而对混凝土的自身韧性进行了加强,并取得了较好的加固效果。为今后此类型楼板的抗裂设计提供了思路。     

钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢 混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与“无梁楼盖”的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢－混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明：钢－混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。     

钢-混凝土组合扁梁承载力性能的试验研究

对一种新型组合梁-钢混凝土组合扁梁的承载力性能进行了试验研究, 共完成3根不同形式的构件: 简支组合扁梁、框架组合扁梁和悬臂组合扁梁。本文还依据组合梁的基本理论对其受力性能做了理论分析, 并与3根试验梁的结果进行了比较。结果表明: 简支组合扁梁, 忽略弹性中和轴以下受拉的混凝土的影响, 采用等效换算截面方法计算所得的刚度和极限承载力与试验结果比较吻合; 悬臂梁只考虑混凝土板中配置的负弯矩钢筋, 忽略混凝土, 计算所得的刚度和极限承载力比试验结果略微偏小, 但相差不大。     

预制轻骨料混凝土型钢组合空心墙板组合体在变电站建设中的应用

预制轻骨料混凝土型钢组合空心墙板组合体的主要受力构件为由型钢柱、型钢梁、轻骨料混凝土空心板组合预制成的结构墙板。墙板间纵向连接、墙板与横梁连接均采用摩擦型高强螺栓拼接连接,墙板组合体受力体系为纵横双向钢框架结构。屋面采用叠合板翼缘钢–混凝土组合梁的钢-轻骨料混凝土叠合板组合屋盖体系。建筑构件生产在工厂完成,现场装配过程湿作业少,符合节地、节能、节材、节水和环境保护等要求。墙板中150空心管可作为电气埋管使用,现场无需开槽作业,室内所有电缆暗敷,美观度高。在实际工程应用中,变电站中建筑物主体结构安装仅耗时3周,较大程度缩短了现场施工工期。     

钢筋桁架楼承板钢组合梁抗火性能试验研究

为了得到钢筋桁架楼承板钢组合梁考虑栓钉剪切滑移后的抗火性能,采用火灾试验炉对2个四点加载的足尺钢筋桁架楼承板钢组合梁进行抗火性能的试验研究,其中一个试件按照完全抗剪设计,另一个试件按照部分抗剪设计。组合梁楼板采用钢筋桁架楼承板现浇混凝土组成,钢梁为焊接H形钢梁,抗剪键采用栓钉。试验在ISO834标准升温条件下进行,测量得到组合梁的温度分布、跨中挠度、端部楼板和钢梁的相对剪切滑移位移及楼板的掀起位移。并采用现行《组合结构设计规范》对试件高温下极限承载力进行计算。研究表明,常温下完全抗剪设计的钢筋桁架楼承板钢组合梁具有较好的抗火性能,但高温下仍会产生剪切滑移和掀起位移,部分抗剪连接钢筋桁架楼承板钢组合梁火灾下容易发生混凝土板压溃破坏,且梁端栓钉顶部产生较大的裂缝,在钢梁下翼缘温度超过600℃时,组合梁的变形很快超过完全抗剪连接设计的组合梁,且梁端相对滑移和掀起位移远大于完全抗剪连接设计的组合梁。考虑高温下材料力学性能后,现行《组合结构设计规范》中部分抗剪组合梁承载力计算结果与本文试验结果吻合较好。     

高地震烈度区超高层结构体系经济性比较

针对高烈度区常用超高层结构体系,分别对钢管混凝土柱+钢梁组合楼板、型钢混凝土柱+钢梁组合楼板、型钢混凝土柱+混凝土梁板3种方案进行经济性分析。     

钢-混凝土深肋组合扁梁整体楼盖承载性能拟静力试验研究

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖利用组合作用很好地发挥了两种材料的力学特性,同时由于钢梁埋在混凝土楼板中,组合扁梁楼盖还具有降低层高和改善钢梁防火性能的优点。为了考察钢-混凝土组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和破坏机制,构造了一个双层1×2跨足尺(6m×12m)深肋组合扁梁楼盖,并对其在水平低周往复荷载作用下的受力情况进行试验研究。试验结果表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较高的承载能力和较好的延性,并形成了梁端、柱脚塑性铰破坏机制,同时根据试验结果给出试验构件的加载滞回曲线、骨架曲线以及试件的混凝土裂缝分布、结构变形、破坏模式等试验现象,最后给出组合扁梁梁柱节点的建议改进形式。研究内容能够为进一步深入分析组合扁梁楼盖水平承载性能提供直接有效的验证依据。     

简支双向钢-混凝土组合楼盖的弹性分析

用梁格法、拟板法、有限元法对四边简支双向钢-混凝土组合楼盖弹性阶段的变形及内力进行分析。通过与试验结果的对比可以看出,拟板法和有限元法计算简支双向组合楼盖比梁格法更经济且计算结果更全面。改变梁格数及板厚跨比进行算例分析可知,拟板法可用于分析常见结构布置的简支双向钢-混凝土组合楼盖。     

关于预应力钢-混凝土组合双向楼板的非线性有限元分析及探讨

本文利用非线性有限元方法,对预应力钢-混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析,并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论。分析结果说明,相对于钢-混凝土组合单向楼板,组合双向楼板的承载力可以提高133%,刚度可以提高66%。而施加预应力后,承载力还可以继续提高。钢-混凝土组合双向楼板是一种非常有前途的结构形式。     

深肋组合扁梁肋部混凝土受力分析

为了简化深肋组合扁梁理论计算模型,同时对中国现有的深肋压型钢板板型进行改进,通过有限元软件ANSYS对深肋组合扁梁的正、负弯矩区进行有限元分析,并利用现有的试验结果进行验证分析,得知深肋组合扁梁肋部混凝土在梁受力全过程中应变均很小,承担的荷载很小,因此在受力上可以忽略;同时揭示了深肋组合扁梁的部分受力特点,为深肋压型钢板选型提供力学参考.结果表明：在对深肋组合扁梁进行理论计算时可以忽略肋部混凝土的影响,同时在满足楼板承载力和构造要求下,可以进一步改进深肋压型钢板板型,减轻质量.     

京都9号商住楼复合预应力混凝土框架倒扁梁楼板的设计研究

京都商业中心9号商住楼采用了专利技术“复合预应力混凝土框架倒扁梁楼板”。这种结构形式是混凝土扁梁隐藏在楼板内，扁梁的截面宽而扁，翼缘在下边同楼板连接，形成一种截面形状为倒T形的梁，楼板下表面平整。框架倒扁梁之间可设置次梁。框架扁梁之间与次梁之间的槽口内填以憎水轻质材料预制块，预制块上面现浇钢丝网混凝土构造层。各种水平管线可埋设在夹层中。梁和板的混凝土一次浇筑成型。本文结合工程实例介绍了该种结构形式的特点和优势及其设计计算方法。     

预应力钢-混凝土组合双向楼板空间受力的非线性有限元分析

预应力钢 -混凝土组合梁具有刚度大、承载力高、延性好等特点 ,因而得到越来越广泛的应用。如将组合梁在平面交叉组成双向楼板体系 ,预期可以进一步提高其刚度和承载力。为此 ,利用非线性有限元方法 ,对预应力钢 -混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析 ,并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论。分析结果表明 ,相对于钢 -混凝土组合单向楼板 ,组合双向楼板的承载力可以提高 133% ,刚度可以提高 6 6 %。而施加预应力后 ,刚度和承载力还可以继续提高。钢 -混凝土组合双向楼板是一种非常有前途的结构形式     

苏州高铁新城椭球形会展中心结构布置与抗震分析

椭球形结构是建筑结构设计中的难点,特别是包含外部椭球形空间网格结构和内部多层不规则体系的混合结构,目前案例还比较少。介绍了苏州高铁新城椭球形会展中心结构基本布局和抗震分析。结构异形曲面外罩采用钢结构双向交叉空间网格结构体系;水平抗侧力体系采用四个核心筒加圆形钢管柱的钢框架-混凝土剪力墙体系;竖向承重体系中水平楼面梁采用型钢梁,次梁采用型钢-混凝土组合梁,楼板采用钢筋桁架楼承板;为了满足一～三层大空间的展厅功能,设置3.5 m高钢桁架用于悬挂下部7层的框架柱及楼面。对多遇地震、设防地震和罕遇地震下的结构整体安全性进行模拟分析,并且对剪力墙、悬挂桁架、钢外罩等关键构件和桁架悬挂关键节点进行了专门分析,各项指标均满足要求,达到了结构抗震设计的目的。     

蜂窝型钢高性能混凝土梁受力性能试验研究

针对不同的型钢保护层厚度、剪跨比、型钢形式以及有无抗剪键这四个因素,对6根蜂窝型钢高性能混凝土梁和1根实腹型钢高性能混凝土梁进行静载试验,以此来探讨这种新型结构的受力性能。试验结果表明:蜂窝型钢高性能混凝土梁符合平截面假定;梁在剪跨比λ≥1.5时的破坏可分为弯剪破坏、剪切劈裂破坏、一般弯曲破坏与弯曲劈裂破坏四种形态;蜂窝型钢高性能混凝土梁的黏结滑移性能明显优于实腹型钢高性能混凝土梁;在蜂窝型钢中加入抗剪键对梁的极限承载力、黏结滑移及挠度变化影响不大;蜂窝型钢高性能混凝土梁的刚度比扩张前的实腹型钢高性能混凝土梁的刚度大,且延性要好;型钢保护层厚度对梁的极限承载力影响较大;梁的极限承载力及开裂荷载与剪跨比有关,具体表现为随着剪跨比的减小而变大。研究将为蜂窝型钢高性能混凝土梁的相关计算理论及工程应用提供参考。