带洞口配筋混凝土砌块墙梁受力性能的试验研究

本文通过5个在均布荷载作用下简支带洞口配筋砌块墙粱和1个无洞口配筋砌块墙梁的承载力试验,了解了该类墙梁的受力与变形性能、破坏过程与形态等特征,考察了洞口的大小、位置和托梁高度等因素对承载力的影响.研究表明,无论是居中开洞还是偏开洞口配筋砌块墙梁,在竖向均布荷载作用下,其受力模型均为拉杆拱,洞口的存在会削弱墙梁的内拱作用,托梁与上部砌块墙体具有良好的协同工作性能.     

无洞口连续墙梁的受力分析

建立模型,运用有限元计算方法并结合图表分析了无洞口连续墙梁在竖向荷载作用下的截面应力、托梁支座截面剪力变化规律,得出了相关结论,为工程技术人员在墙梁设计施工中提供了依据。     

关于墙梁的计算方法(四)

(三)内力分析 1.托梁内力分析。托梁在荷载g_1、q_1作用下,考虑活荷载q_1作用在不利位置,按一般连续梁进行内力分析,求出各控制截面的最大弯矩和最大剪力。例如,以两跨梁为例,M_(11)和M_(21)表示g_1 、q_1在托梁第1跨和第2跨跨中产生的最大弯矩;M_(B1)表示g_1、q_1在托梁中间支座B产生的最大弯矩(绝对值)。V_(A1)和V_(C1)表示g_1、q_1在托梁支座A的右截面和支座C的左截面产生的最大剪力;V_(B1)~L和V_(B1)~R表示g_1、q_1在托梁支座     

防火板保护双跨框支墙梁受火性能研究

采用ABAQUS分别对托梁有无防火保护的双跨框支墙梁砌体结构的底框进行了受火数值分析,对二者的温度场、耐火极限、托梁变形、转换柱内力和托梁端部受弯载荷比进行研究。结果表明:框支托梁是框支墙梁转换层耐火极限的关键构件;框支托梁达到承载力的耐火极限时,两跨框支托梁的挠度与跨度比相等;托梁进行防火板保护后,转换层转换柱底部反向弯矩增幅较大,转换柱配筋较小时,需对其进行受弯承载力验算;随着梁端受弯载荷比的增加,框支墙梁砌体结构的两种耐火极限急剧减小,墙梁顶面荷载的大小是其耐火极限的重要影响因素之一。     

竖向荷载下弹性支承直墙拱反弯点理论分析

在工程实践中,直墙拱应用较多。由于拱脚位移的存在,合理假设拱脚约束为转角约束、竖向约束和水平弹性约束,应用力法推导出了在弯矩、剪力和轴力共同作用下直墙拱沿弧长的弯矩公式。研究了竖向均布荷载、竖向三角形荷载和竖向集中力荷载作用下,直墙拱沿弧长的弯矩分布及反弯点形成的规律;发现在3种荷载作用下,使得拱脚弯矩为零时的圆心角依次减小。取弹簧支座刚度为等效的下端固支、上端允许水平位移的直墙的抗推刚度,得出了随着直墙高度增加,圆弧拱拱顶弯矩增大而拱脚弯矩减小的变化规律。在直墙拱的设计中,建议选取合适的直墙高度和使得圆弧拱拱脚弯矩为零的圆心角大小,从而有利于提高结构抗弯承载力及拱脚抗剪承载力。     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁承载力试验研究与理论分析

通过外挑钢-混凝土组合梁的单调加载试验和有限元分析,研究负弯矩区腹板开洞对其受力性能的影响,并基于弯剪承载力相互作用的准则,提出承载力理论计算方法。结果表明：截面开洞显著降低了组合梁的承载能力和刚度;最终破坏形式为洞口上方混凝土板的剪切破坏;组合梁承载能力随着截面削弱的加大而降低;洞口补强板可减轻洞口区域应力集中,进而提高组合梁的承载力;承载力随着洞口中心线与支座距离减小（即弯剪比的增大）而减小。应用建议的负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算方法得到的承载力计算结果与试验及有限元分析结果吻合较好。     

钢板-砖砌体组合墙梁的试验研究与分析

钢板-砖砌体组合结构在既有砖混房屋中进行大空间改造时,组合托梁上部的墙体存在拱效应,使得托梁与上部墙体之间共同工作.为了研究此类组合墙梁的工作机理、破坏形态、承载力、控制截面的应变分布以及变形,对5根钢板-砖砌体组合墙梁进行了集中荷载作用下的试验研究与分析,并考虑了上部墙体高跨比、组合托梁高跨比和钢板厚度的参数影响.主要的研究结果表明钢板-砖砌体组合墙梁的破坏始于加载点与支座连线部分的砌体;钢板沿截面高度的应变分布符合平截面假定;上部墙体的高跨比直接影响墙体的破坏形态、钢板发生空鼓时的荷载和构件的极限荷载;合理的墙体高度有利于组合作用的形成,并且过高的墙体反而会降低极限荷载.最后给出了上部墙体高跨比的合理取值范围,同时建议钢板-砖砌体组合托梁的抗弯刚度相对上部墙体平面内刚度的系数应至少大于79.     

钢-砌体组合墙梁结构在砌体结构房屋改造托换中的应用研究

针对砌体结构房屋加固改造中拆墙托换的问题,提出了一种新型的托换结构体系。首先对拟拆墙体上部采用外包角钢加固形成钢-砌体组合托梁,然后对上层墙体采用钢筋网聚合物砂浆面层进行加固,组合托梁与加固后的上层墙体形成组合墙梁结构,形成托换结构体系。通过对4个试件的试验研究得到:该托换结构的受力机理与砌体墙梁结构相同,可简化为拱结构,加固后的上层墙体通过拱作用将荷载向两端支座传递,角钢和钢筋网水平钢筋为拉杆,减小了组合托梁的内力,提高了构件的承载力。托梁端部和上层墙体端部均设置构造柱,保证了上层墙体内钢筋网水平钢筋的锚固,避免了托梁支座处砌体局压破坏。原墙体内是否有圈梁和角钢大小对托换结构的承载力有一定影响。该托换体系墙体最终产生斜压破坏,墙体的抗剪承载力可按照砌体墙梁墙体抗剪计算公式计算,但计算结果偏保守。     

考虑组合作用的墙梁设计

本文根据大量的墙梁试验研究结果及其分析、统计,叙述和说明单跨无洞口墙梁考虑砖砌体与钢筋混凝土托梁的组合作用的设计方法,其中包括在竖向荷载作用下的受弯强度、局部受压强度和剪切强度等计算,指出一些主要构造要求,并简要说明墙梁在水平力作用下的受力特点和设计要求。     

双跨框支墙梁的抗火性能研究

采用大型通用非线性有限元软件ABAQUS6.14对双跨框支墙梁砌体结构的底框进行了受火数值分析,对其底部砌体墙荷载分布、托梁端部剪力、跨中轴力及受力机理进行研究。数值计算结果表明,达到承载力耐火极限时,考虑墙梁组合作用的托梁剪力系数均大于《砌体结构设计规范》(GB 50003—2011)中的值,且中间支座处两端的托梁剪力大小基本相等;在火灾温度场作用下,托梁轴力由拉到压再到拉的受力过程,达到承载力耐火极限时,托梁跨中轴拉力约为初始受火的二分之一。根据框支墙梁砌体结构的破坏机理,提出采用托梁跨中挠度-受火时间曲线判定墙梁组合受力的耐火极限,边转换柱端部侧向位移-受火时间曲线判定框支托梁承载力的耐火极限。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

受弯圆弧拱平面外稳定承载力分析

为建立压弯钢拱平面外稳定承载力设计方法,对承受弯矩作用的受弯圆弧拱的稳定承载力进行系统研究,考察弯矩对其面外稳定的影响。采用有限元分析方法,考虑截面形式、初始几何缺陷、残余应力、矢跨比、拱脚条件及端弯矩比例的影响。首先针对均匀正弯矩作用,基于正则化长细比给出了焊接工形截面、焊接箱形截面及热轧圆管截面拱的平面外稳定曲线;之后对于不同比例的端弯矩作用下不均匀受弯情况,提出了平面外稳定承载力计算的等效正则化长细比法和等效弯矩系数法,为压弯圆弧拱设计方法的建立奠定基础。研究表明：采用正则化长细比,均匀正弯矩作用下圆弧拱的平面外稳定系数可采用与直梁类似的平面外稳定曲线;不等端弯矩作用的情况需引入等效正则化长细比或等效弯矩系数,以考虑弯矩梯度和负弯矩作用的影响;提出的两种平面外稳定承载力计算方法与大挠度弹塑性有限元分析结果吻合较好。     

框支墙梁有限元分析及内力统一简化计算

目前框支墙梁结构广泛应用于我国城乡建设中,但计算比较复杂,阻碍了其在工程中的应用。采用常用材料和构件几何尺寸进行正交设计,对两跨至五跨(有洞口和无洞口)的24个框支墙梁构件在竖向荷载作用下进行有限元分析,进一步了解了框支墙梁的应力与组合内力的分布,通过对控制截面内力进行回归分析得出拟合内力图来包络有限元分析内力图,提出框支墙梁中托梁的内力简化计算公式。为工程设计和新规范关于墙梁涉及内容的修订提供建议,具有一定的社会和经济效益。     

关于墙梁的计算方法(二)

(二)墙梁的计算简图 计算简图见图1。计算参数按下列规定采用。 1.墙梁计算跨度l_0取1.05倍净跨或支座中心距离中的较小者。 2.墙体计算高度hw取托梁顶面一层层高,当hw>l_0时,取hw=l_0。 3.墙梁计算高度H_0取H_0=0.5h_b+hw。 4.翼墙计算宽度b_f取窗间墙宽度或横墙间距的2/3,且每边不大于3.5h(h——墙体厚度)和l_0/6。 (三)墙梁的计算荷载 1.使用阶段 (1)承重墙梁     

负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

为研究腹板开洞对负弯矩区组合梁受力性能的影响,对三根腹板开洞外挑组合梁和一根对比梁进行了试验研究,考虑是否开洞、洞口大小、洞口补强等参数的影响.试验结果表明:腹板开洞后,组合梁开裂荷载减小,且初始裂缝出现在洞口上方混凝土板中;洞口区域截面纵向应变分布不再满足平截面假定;组合梁最终表现为洞口上方混凝土板的剪切破坏,承载力降低;洞口补强可显著改善梁的受力性能,提高其承载力.     

框支密肋复合墙结构墙梁抗震性能试验研究

进行了4榀底部框架、上部密肋复合墙结构墙梁大比例模型的抗震性能试验,研究了墙梁在低周反复荷载作用下的破坏过程及特征、滞回及耗能特性、承载力、位移延性、刚度退化以及抗倒塌能力。试验结果分析表明：多层框支密肋复合墙结构墙梁以剪切型破坏为主,结构具有较高的承载能力、较大的延性和较好的抗倒塌能力;墙梁的组合作用效应显著,托梁支座斜截面受剪承载力为其主要控制因素;上部密肋复合墙体呈现“填充砌块 密肋框格-隐形框架”依次开裂的破坏特征,有利于保证结构的抗震安全性能;在洞口设置构造柱和过梁能够保证结构的承载力和刚度基本不变,但试件的延性会有所降低;密肋复合墙体的水平承载力和抗侧刚度较大,应注意合理控制结构上下刚度和承载力的分布,可通过在底层增设密肋复合墙或对密肋框格进行优化设计予以实现。     

砌体与钢筋混凝土托梁的组合作用

在多层混合结构房屋中,往往需要在下层设置大空间。当解决下层为大空间、上层为小空间的结构处理方法,一般采用墙梁结构,即在钢筋混凝土托梁上砌筑砖墙,托梁同时承托砌体重量及其上楼盖和屋盖的各种荷载,砌体作为结构的一部分与托梁共同工作(图1).在墙梁的设计中,目前大体存在三种设计方法:①不虑考砌体的作用,将托梁上的全部砌体及各层楼盖、屋盖的重量以及其它荷载作用于钢筋混凝土托梁上,对托梁进行受弯构件的计算。这是一种比较粗略的设计,将使托梁的截面尺寸和配筋量     

人防地下室门框墙荷载取值和内力计算方法

净高超过3.6 m的五、六级人防地下室门框墙需要手算内力和配筋。对于最常见的无侧立柱型门框墙,可根据门框墙的组成部分将其分割成侧挡墙、门槛、上挡墙和上挡梁,按照单一构件确定其等效静荷载取值和计算方法。侧挡墙和门槛可按照规范提供的方法设计。现有文献对上挡墙的等效静荷载取值说法不一,可根据人防设计规范的要求,按照是否设置上挡梁,分别取临空墙荷载或门框墙荷载。上挡梁的计算跨度和边界条件,在不同文献中区别较大。在SAP2000中采用壳单元和梁单元分别模拟人防墙板和上挡梁,结果显示上挡梁的支座条件很难达到理想的固结。由于门框墙的几何尺寸较为固定,层高和支撑墙的长度对上挡梁弯矩影响不大。分别调整上挡梁截面、支撑墙墙厚和梁跨度,无量纲化之后,发现墙梁抗弯刚度比同支座与跨中弯矩比之间呈对数关系,并对其进行了拟合。给出了无侧立柱型门框墙的手算流程,并同图集结果进行对比,结果显示本文提供的计算方法同人防图集的配筋值较为接近。     

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.     

1990 CEB-FIP模式规范(砼结构)有关内容介绍(五)——关于承载能力极限状态(Ⅱ)

(2)预应力砼梁预应力砼梁斜截面承载力计算特点是:1).考虑预应力的有利作用;2).将预应力当作外荷载体系处理;3).采用桁架—拱组合计算模型.预应力砼结构分析中的压力线的概念对理解桁架—拱组合计算模型是十分有用的.压力线是指连接预应力砼梁或结构各截面压力C作用点(即压力中心)而成的轨迹线.