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。     

扁梁楼盖中组合节点的试验研究

进行组合扁梁楼盖中梁柱钢节点及组合节点的足尺试验。试件由钢管混凝土组合柱及轴对称钢梁与组合柱通过剪切钢板连接的组合楼盖组成。进行部分包裹混凝土组合梁的试验,确定扁梁楼盖锚钉的布置点。试验结果表明:组合节点和钢节点均为半钢性节点,且各自单独锚固;楼盖对提高节点抗弯承载力起重要作用。     

新型预制型钢-混凝土叠合楼板力学性能数值研究

针对传统预制带肋叠合楼板质量大、浇筑肋条工序复杂等缺陷,结合当前工业化生产的趋势,研制出一种新型预制型钢-混凝土叠合楼板。利用有限元软件ABAQUS对比分析传统带肋楼板和型钢-混凝土叠合楼板在施工阶段的跨中挠度,探究工字钢肋高以及翼缘宽度在施工阶段对楼板跨中挠度的影响。对比了两种预制楼板的荷载-跨中挠度曲线、极限承载力和延性,并分析了不同工字钢尺寸对新型叠合楼板力学性能的影响。结果表明:当翼缘宽度大于30 mm时,新型楼板在施工荷载下的挠度小于传统楼板;同时,新型叠合板的跨中挠度随肋高和翼缘宽度的增大而逐渐减小。相比于传统叠合板,新型叠合楼板在底部纵筋屈服后其刚度退化更为缓慢,且具有更高的极限承载力及延性。对于新型叠合板,增大肋高和翼缘宽度可有效提升其极限承载力和延性。     

轻质装配式叠合楼板拼接处受力性能试验研究

提出了一种轻质装配式叠合楼板,由压型钢板、带桁架钢筋轻质陶粒混凝土预制层及普通混凝土现浇层三部分组成,在拼接处增设构造钢筋并用栓钉将楼板与钢梁焊接。分析了各级加载下试件在拼接处的抗弯承载力、挠度以及裂缝等力学性能指标。结果表明,拼接处的构造措施能有效提高叠合楼板的承载力和变形能力;与普通叠合楼板相比,该种楼板具有自重低、承载力高、延性好及施工效率高等特点,具有广阔的应用前景。     

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。     

考虑楼板组合作用的方钢管混凝土组合框架受力性能试验研究

为研究钢梁与混凝土楼板的组合作用对钢-混凝土组合框架体系的刚度、承载力及耗能能力的影响,并考察组合框架结构在大震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2榀足尺方钢管混凝土组合框架的低周反复荷载试验。2榀组合框架分别为组合梁-钢管混凝土框架及纯钢梁-钢管混凝土框架。试验中结构的最大层间位移角达到1/21。试验结果表明：组合框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;钢梁与混凝土楼板的组合作用能显著提高结构的刚度、强度及耗能能力,并且能有效保证钢梁上翼缘的局部稳定性及钢梁的整体稳定性;楼板组合作用将使钢梁下翼缘应变显著增大,导致楼盖梁转动能力的减小;两个试件的破坏均是由梁端失效引起,说明试验中采用的梁翼缘贯通式节点能够满足强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计要求。     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力影响因素分析

采用ANSYS非线性有限元分析方法,分析了压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、C型钢梁板厚、钢筋混凝土翼板厚度、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比及腹板高厚比等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力和延性的影响。研究表明：压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材强度、钢梁板厚、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比和腹板高厚比等因素对组合楼盖受弯承载力影响较显著,而混凝土强度则影响较小;钢筋混凝土翼板厚度在50~100 mm范围内时,组合楼盖受弯承载力随混凝土翼板厚度增加呈线性增长,当翼板厚度大于100 mm后,其受弯承载力将不再提高;混凝土强度、钢梁间距及楼盖宽度不影响组合楼盖的延性。组合楼盖可简化为T形截面组合梁模型计算。     

新型装配式冷弯薄壁型钢组合楼板模块受弯性能试验研究

为提高现有组合楼板的加工效率和装配化程度,解决组合楼板结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,提出了一种基于锁铆连接的新型冷弯薄壁型钢桁架梁-压型钢板-混凝土组合楼板模块。为研究该楼板模块的受弯性能以及次梁间距、混凝土厚度和连接方式对其抗弯承载力、延性和刚度的影响,对6块足尺组合楼板模块试件进行了单调静载试验。试验结果表明:在正常使用阶段,组合楼板模块的变形很小,且远小于GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求的限值;组合楼板模块破坏时具有较大塑性变形,说明其延性性能良好,主要表现为桁架梁锁铆连接的破坏、桁架梁弦杆的折曲破坏和楼板模块面板层混凝土的挤压破坏;次梁间距对组合楼板模块的延性和刚度影响较大,对其抗弯承载力影响较小;混凝土厚度和钢构件连接方式对组合楼板模块的抗弯承载力、延性和刚度均有显著影响。     

新型T形肋预应力混凝土叠合板抗弯性能试验研究

为研究腹板高度、翼缘厚度和钢筋支架间距对一种新型T形肋预应力混凝土叠合板的抗弯性能影响,对8块叠合板抗弯性能进行试验。对比分析了新型叠合板的抗弯刚度、抗弯承载力和破坏特征。研究结果表明:腹板高度、翼缘厚度对新型叠合板的抗弯性能影响较大,而钢筋支架间距的影响相对较小。试验结果与JGJ/T 258—2011《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》叠合板计算结果吻合较好。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能,进行了1个冷弯薄壁C型钢—压型钢板混凝土组合楼盖、3个冷弯薄壁C型钢桁架—压型钢板混凝土组合楼盖和1个冷弯薄壁C型钢桁架—ALC板组合楼盖试件的抗剪性能试验。详细考察了组合楼盖在低周反复荷载作用下的应变分布规律和破坏形式,分析了组合楼盖的滞回曲线、骨架曲线、荷载强度退化、刚度退化。试验研究表明:采用冷弯薄壁C型钢梁组合楼盖的抗剪极限承载力要高于采用冷弯薄壁C型钢桁架梁组合楼盖;抗剪件在一定程度上可以提高组合楼盖的抗剪承载力。     

压型钢板-橡胶轻骨料混凝土组合楼板受弯承载力有限元分析

基于4块压型钢板-橡胶轻骨料混凝土组合楼板受弯性能试验,建立ABAQUS有限元模型,对比分析构件受弯承载力。同时建立有限元模型分析压型钢板厚度、组合楼板厚度和橡胶轻骨料混凝土橡胶颗粒替代率对组合楼板受弯承载力的影响规律。研究表明:增大压型钢板厚度和组合楼板厚度均可以提高橡胶轻骨料组合楼板抗弯承载力,但会降低组合楼板延性。随着橡胶轻骨料混凝土橡胶颗粒替代率的提高,橡胶轻骨料混凝土组合楼板抗弯承载力小幅降低,抗裂性能有所提高。     

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.     

新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖耐火性能数值模拟研究

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖主要由上部压型钢板-混凝土组合楼板和下部冷弯薄壁型钢拼合梁组成,当楼盖下侧发生火灾时,冷弯薄壁型钢梁和压型钢板会直接受火。为提升组合楼盖的耐火性能,在型钢梁的下翼缘固定防火板材,形成防火保护层,从而提出一种新型冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖。然而,加入防火保护层后,楼盖的温度分布、变形和耐火极限均发生改变,新型楼盖的耐火性能有待研究。建立简化的三维楼盖有限元模型,分析了混凝土板厚、梁高、荷载比和防火保护类型对新型楼盖耐火性能的影响,发现压型钢板板肋方向与钢梁垂直的楼盖钢梁同一高度处的温度沿跨度方向基本一致,仅沿高度方向不均匀;适当增加混凝土板厚对耐火极限提升较小。得到了不同截面尺寸的楼盖在0.2～0.5荷载比下的受火侧翼缘临界温度以及不同防火保护类型楼盖的受火侧翼缘时间-温度曲线,用于估算该类楼盖的耐火极限。     

压型钢板组合楼盖受力分析及工程应用

压型钢板-混凝土组合结构在工程应用中,通常组合楼盖仅考虑单向受力,本文将压型钢板等价为正交各向异性平板,利用ANSYS中SHELL91单元建立组合板分层壳有限元模型,考虑压型钢板组合楼盖双向受力性能,通过在压型钢板垂直肋上翼缘贯通焊接剪力筋,增强垂直肋方向抗弯性能,利用有限元模型讨论不同约束及跨度比双向组合板弯曲性能。     

考虑楼板组合作用的复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究楼板的组合作用对复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能的影响,进行了4个考虑楼板组合作用的节点和1个不考虑楼板组合作用的钢梁节点的低周往复荷载试验,分析了不同构造和混凝土楼板对节点破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、延性和耗能能力等的影响。结果表明:该类节点构造合理,满足"强节点弱构件"的抗震设计原则;不考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏,考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏和柱端破坏;楼板与钢梁的组合作用使节点承载力提高显著,但延性提高不明显,破坏时钢梁下翼缘的变形和焊缝撕裂程度增大;锚固腹板设置加劲肋有效延缓了钢梁下翼缘破坏,提高了组合节点的耗能能力;该组合节点试件滞回曲线较饱满,刚度退化明显,承载力退化不明显,等效黏滞阻尼系数介于0.282~0.311之间,转角延性系数和层间位移角均满足规范要求,具有较好的抗震性能。     

T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁抗弯刚度及承载力试验研究

研究T形截面部分包覆钢-混凝土组合梁(简称PEC梁)的抗弯刚度及承载力,对两根T形截面PEC梁进行静力加载试验。试验结果表明:竖向荷载作用下T形截面PEC梁具有良好的延性和变形能力,达到极限荷载时,型钢受拉翼缘和腹部纵向受拉钢筋均进入屈服状态,型钢受压翼缘未发生局部屈曲。腹部混凝土与钢梁间的滑移量较小,可忽略不计。在试验的基础上,推荐准确实用的T形截面PEC梁抗弯刚度及承载力计算公式。     

考虑楼板效应的盖板加强型延性节点钢框架节点区震损与应变发展的对比分析

对考虑楼板效应的盖板加强型延性节点钢框架(CPF)和普通节点钢框架(NSF)振动台试验模型设计、有限元三维分析的关键技术,以及在罕遇地震和超大震作用下节点区的震损、沿不同路径的应变发展进行对比分析.结果表明:采用多精度壳单元并通过耦合楼板与钢梁上翼缘结点的平动和转动自由度来考虑压型钢板钢筋混凝土组合楼盖作用的有限元分析...     

压型钢板的板型对组合楼板抗弯承载力的影响

在压型钢板-混凝土组合楼板的设计中,压型钢板的板型对组合楼板的承载能力具有重要的影响。文章结合实例,首先讨论了用钢量一定时,不同波形单波距压型钢板的抗弯承载力,得出开口型压型钢板的组合楼板承载力最高;然后探讨了用钢量相同时,不同波形压型钢板组成的单位宽度板的抗弯承载力,得出缩口性压型钢板的组合楼板承载力最高,为组合楼板设计中压型钢板的选用提供一定的参考。     

钢肋预应力混凝土叠合板试验研究与数值模拟

钢肋预应力混凝土叠合板(PCCSSR)是一种新型的叠合楼板,由预制混凝土底板、钢腹板和混凝土上翼缘组成,具有抗弯刚度大、承载力和生产效率高的特点.基于PCCSSR的抗弯试验,对PCCSSR在弹性阶段的抗弯性能进行了数值模拟分析,并得到了PCCSSR的开裂荷载和荷载-跨中挠度曲线.结果 表明,PCCSSR在施工期间具有足够的抗弯承载力和刚度,满足规范的要求;增加混凝土上翼缘的厚度可以明显提高PCCSSR的抗弯性能,合理的钢腹板开孔尺寸及间距和混凝土上翼缘局部削弱深度对PCCSSR的抗弯性能影响不大.同时,采用MATLAB得到了PCCSSR最为经济且力学性能优异的截面形式.对PCCSSR的制作、安装中存在的问题进行了分析,并给出了相应的解决方案.     

高延性混凝土蒙皮压型钢板预制组合楼板的试验研究

基于高延性混凝土研发的新型预制组合楼板（上、下15 mm厚的高延性混凝土薄板夹压型钢板,沿跨度方向封边,形成的具有空间效应的组合楼板）具有耐火性好、自重余拱小且适应于大跨度结构等优势。通过足尺试件的均布堆载试验,研究了新型预制组合楼板在竖向荷载作用下的承载力、变形特征及破坏形态。结果表明：新型预制组合楼板为受弯破坏,受压区高延性混凝土未压碎,压型钢板未出现脆性断裂现象,破坏前有明显征兆,表现出较好的延性;有限元模型的计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模拟的可靠性。