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组合楼板的全过程挠度分析 摘要：对组合楼板的挠度进行研究,其值直接取决于异性钢板与混凝土间连接的剪切刚度。基于架构理论,直接考虑连接的剪切刚度,提出计算组合楼板挠度的方法,考虑混凝土层在普通裂缝和受压下塑性变形对结构刚度的影响。采用本方法,可获得这些影响因素从初始阶段至极限状态全范围的变化情况。对异形钢板与混凝土的连接试件进行试验,结果表明：其连接性能分3个阶段。每个阶段都有不同的剪切特性,用于计算楼板挠度。从加载初期至极限状态,分析Holorib异形板组合楼板变形试验值的变化。采用本方法计算的楼板变形值与试验值吻合较好。     

组合楼板的全过程挠度分析

对组合楼板的挠度进行研究,其值直接取决于异型钢板与混凝土间连接的剪切刚度。基于架构理论,直接考虑连接的剪切刚度,提出计算组合楼板挠度的方法,考虑混凝土层正常裂缝和受压下塑性变形对结构刚度的影响。采用本方法,可获得这些影响因素从初始阶段至极限状态全范围的变化情况。对异型钢板与混凝土的连接试件进行试验,结果表明:其连接性能分3个阶段。每个阶段都有不同的剪切特性,用于计算楼板挠度。从加载初期至极限状态,分析Holorib异型板组合楼板变形试验值的变化。采用本方法计算的楼板变形值,与试验值吻合较好。     

缩口型压型钢板-混凝土组合板的承载力及变形(二):考虑滑移效应的折减刚度

压型钢板与混凝土之间的相对滑移对压型钢板-混凝土组合板的变形影响较大。现行有关规范在计算组合板挠度时,未考虑滑移效应,导致变形计算值偏低,偏于不安全。在钢-混凝土组合梁挠度计算的折减刚度法基础上,考虑组合板自身的受力特点,提出了考虑滑移效应的组合板折减刚度公式。试验结果表明,该法能较准确地预测组合板在正常使用状态下的挠度。     

闭口型压型钢板-混凝土组合板的刚度计算

闭口型压型钢板 -混凝土组合板的挠度控制是这种新型组合楼板设计中的一个重要因素。在12块闭口型压型钢板简支组合板试验研究的基础上 ,建立了闭口型压型钢板 -混凝土组合板的刚度计算方法 ,针对ASCE标准提出了适合这种新型组合板刚度计算的修正建议。挠度计算值与实测值吻合较好     

波形钢板钢管混凝土柱试验研究

进行了以长细比和偏心率为参数的共22根波形钢板钢管混凝土柱的试验。对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力、柱肢钢管和波形钢板的应变等进行了分析。试验结果表明,波形钢板钢管混凝土柱的受力性能与钢管混凝土格构柱相近,随着长细比与偏心率的增大,波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力显著降低,而长细比和偏心率对其极限承载力的影响基本上是相互独立的,可采用双系数乘积公式计算。波形钢板钢管混凝土柱应考虑剪切变形对极限承载力及挠曲变形的影响,但由于波形钢板抗剪刚度要大于钢管混凝土格构柱的缀管,因而其剪切变形所引起的附加挠度对极限承载力的降低影响较钢管混凝土格构柱小。在实腹式截面杆件稳定荷载计算的基础上,提出了考虑剪切变形影响的波形钢板钢管混凝土柱稳定系数的计算方法。     

压型钢板-竹胶板组合楼板的力学性能试验研究

为拓宽竹材的应用范围,实现建筑结构构件材料和形式的多样化,本文在阐述竹材的构造和力学性能以及竹材改性产品的基础上提出了一种新型的组合楼板──将竹胶板与压型钢板用结构胶粘结成为压型钢板-竹胶板组合楼板,并针对这一新型组合楼板进行了试验研究及理论分析。以竹胶板厚度、芯部压型钢板厚度及组合楼板跨度为参数进行了6块组合楼板的力学性能试验。结果表明,压型钢板-竹胶板组合楼板的整体工作性能优良,竹胶板与钢板之间具有很好的组合效应,能够提供较高的承载力和刚度,其力学性能可以满足作为建筑楼板的需要。根据组合楼板在正常使用阶段的变形范围内呈现出理想弹性性能的试验结果,提出了组合楼板抗弯刚度的计算方法;根据破坏阶段的应力状态提出了组合楼板极限受弯承载力计算方法,据此计算的组合楼板跨中挠度及受弯承载力的计算值与试验值吻合较好。     

L形无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱轴心受压极限承载力试验研究

对4根具有不同长细比的无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱进行轴压试验研究。结果表明:与单根方钢管混凝土柱相似,无孔钢板连接式钢管混凝土组合异形柱的极限承载力随着长细比的增大而减小,其破坏形态也随着长细比的变化而不同。由试验得到的异形柱的侧向挠度值及应变分布规律可知,试件绕着与X-X轴呈45°的X'-X'轴发生整体失稳破坏;通过对连接钢板的应变分析得到,连接钢板参与了整个异形柱的受力。     

钢-混凝土组合楼板施工阶段变形计算荷载取值探讨

现场测试和模拟试验表明,压型钢板作为组合楼板浇注混凝土的底模,在施工荷载撤走后,压型钢板的变形出现回弹,实测挠度与楼板自重作用下的计算挠度基本吻合,小于按现行标准计算的结果。因此,验算组合楼板施工阶段的挠度时,可不考虑施工荷载的影响。     

钢板-混凝土组合剪力墙正常使用阶段有效刚度

钢板-混凝土组合剪力墙是一种新型的剪力墙构件,它具有承载力高、抗裂性能好、耗能能力强、延性好、并且施工快速高效等优点,应用前景广阔。刚度是表征组合剪力墙变形能力的核心指标,剪力墙刚度包括弯曲刚度和剪切刚度,现有的正常使用阶段有效刚度的计算主要采用抗剪折减系数进行计算。文中弯曲变形基于纤维单元模型,经过大量数值计算拟合得到简化计算公式,并通过试验数据的验证。剪切变形计算基于桁架模型理论建立平面组合桁架模型(plane combination truss model),该模型假设混凝土处于斜压杆受力状态,并考虑组合剪力墙中钢板平面应力状态,且满足各项平衡条件,适用于同类型钢板-混凝土组合剪力墙抗剪刚度计算。通过一组组合剪力墙试验,将模型计算结果与试验结果进行充分对比,证明文中提出的平面组合桁架模型(PCTM)和弯曲变形简化公式具有良好的精度,对组合剪力墙变形计算的研究和应用有借鉴意义。     

预应力平行圆管混凝土空心板柱结构地震后承载力试验研究

建造了一个4层现浇无粘结预应力混凝土空心板柱结构的1/4比例模型,分别进行地震前第3层楼板弹性范围内的荷载试验和地震后第1层楼板极限荷载试验,通过测量楼板挠度、钢筋应力及空心楼板的裂纹发展情况,探求预应力混凝土空心板柱结构地震的损伤破坏,楼板的承载能力的变化情况。试验结果表明,在相同荷载作用下,楼板跨中、平行布管方向预应力暗梁和垂直布管方向预应力暗梁跨中地震后挠度均大于地震前。空心楼板的整体性较好,强烈地震对楼板的刚度响应较小,楼面承载力试验过程仍可划分为三个阶段:弹性阶段,开裂扩展阶段和破坏阶段。地震对垂直布管方向预应力暗梁刚度影响大于平行布管方向预应力暗梁,垂直布管方向预应力暗梁跨中挠度地震后比地震前增大程度明显大于平行布管预应力暗梁。基于前述试验结果,并考虑空心楼板的裂纹发展情况,建立了空心楼板极限荷载状态下的塑性铰线分析模型,计算空心楼板的极限荷载略小于试验结果,计算结果与试验数据吻合较好。     

Analysis of deflections of composite slabs with profiled sheeting up to the ultimate moment

This paper deals with an investigation of the deflections of composite slabs. The deflection of composite slabs depends directly on the shear stiffness of the connection between profiled steel sheeting and concrete. A method for calculating deflections of slabs is presented in this paper. This method is based on a theory of built-up bars, which allows one to take into account directly the shear stiffness of the connection. Influences on the stiffness of the structure of normal cracks in the concrete layer and plastic deformations of concrete that has been subjected to compression are also taken into account in the analysis method. The method gives one an opportunity to assess variations of these factors at all stages of the slab’s behaviour from the start of loading up to the ultimate moment. Results of the experimental investigations of a connection (contact) between steel profiled sheeting (Holorib type) and concrete are presented in this paper. In the results of these investigations, three stages of behaviour of the contact are distinguished. A connection shear characteristic is determined for each stage, which is used for calculating the deflection of the slab.Experimental investigations were performed on deflections of composite slabs with a Holorib type of profiled sheeting. Variations in experimental deflections of slabs were explored from the beginning of loading up to the ultimate moment.Theoretical calculations of deflections for the experimental slabs were made. Calculations were performed according to the method proposed by the authors. A comparison of experimental and theoretical values of deflections revealed that agreement between these values was sufficiently good at all stages of the slab’s behaviour.     

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。     

考虑剪力连接件刚度的钢-混凝土组合梁有限元分析

钢 -混凝土组合梁剪力连接程度是依据截面极限状态的抗弯强度定义的 ,即使是完全抗剪连接 ,组合梁的混凝土板与钢梁之间仍存在滑移。采用有限元分析 ,构造了混凝土板 -连接单元 -钢梁的组合梁有限元计算模型 ,推导了混凝土与钢梁界面有限元连接单元刚度系数 ,分析了不同剪力连接程度组合梁的受力与变形特性 ,研究了剪力连接程度对挠度和混凝土翼缘有效宽度的影响 ,并对照已有的试验数据和相关规范进行分析比较。     

Zur praktischen Ermittlung der Verformungen von Verbundträgern und Flachdeckensystemen unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit der Verbundfuge

Simplified method for the determination of the influence of flexibility of shear connection on deflections of composite beams and slim‐floor systems. For composite beams and slim‐floor systems normally ductile shear connectors like headed studs are used. The flexibility of the shear connection influences the deformation behaviour of the structure especially where partial shear connection and/or ribbed concrete slabs with ribs transverse to the beam are used. For slim‐floor systems the special geometry of the cross section leads to a significant influence of the deformation behaviour of the shear connection on the deflections. Because the exact calculation of deformations under consideration of the flexibility needs a quite complicate theoretical model, for practical applications a simplified model based on a modified modular ratio method is presented.     

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%。     

Inelastic behaviors of steel shear tab connections

Inelastic behaviors of shear tab connections commonly used in modern steel buildings are investigated in this work. Full‐scale steel shear tab connections with and without concrete slab physically tested by other researchers are closely simulated by non‐linear finite element (FE) method. Different nonlinear FE features (inelastic materials, surface‐based contacts and large geometric options) are included, and different solution strategies (Newton method and Explicit Dynamic method) are employed to balance computational effort and solution accuracy. The simulations extend our understandings on shear tab connections at micro levels, including stress distribution in the connection zone, movement of the neutral axis along the beam sections and normal stress distributions along steel shear tabs and concrete slabs. It is found that the shear tabs contribute to flexural strength of the beam‐to‐column connection and the elastic–plastic theory explains the observed behavior well only when concrete slab is not present. The composite steel shear tab connections have unsymmetrical behavior under negative and positive bending moments. The compressive concrete slabs significantly increase the flexural stiffness and strength of composite shear tab connections. It is also verified that the shear studs near steel columns play a key role for the composite connections. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同剪力连接程度钢-混凝土组合梁的有限元分析

介绍钢-混凝土组合梁的有限元分析原理,建立了剪力连接件的单元刚度矩阵表达式,提出了连接件的非线性有限元模型。采用大型有限元软件ANSYS对均布荷载作用下的钢-混凝土简支组合梁在不同剪力连接程度下的应力、变形和滑移进行了分析。分析结果可用于组合梁实践应用中的连接程度优化选择。     

两跨连续GFRP-混凝土空心组合板受力性能试验研究

为研究两跨连续GFRP-混凝土空心组合板的受力性能,进行了2个连续组合板试件的静力加载试验。组合板分别采用环氧树脂胶及栓钉与下部工字钢支座进行连接。试验结果表明,试件最终破坏形态均为跨中截面处受压区混凝土压碎后,下部GFRP型材下翼缘断裂或侧壁屈曲破坏。采用环氧树脂胶连接的试件,边支座可以视为简支支座;采用栓钉连接的试件,边支座可以视为固定支座。随着负弯矩区混凝土的开裂及受拉钢筋的屈服,组合板均出现了明显的内力重分布现象。基于截面分析方法和等效刚度,提出了连续组合板受力全过程计算方法。计算结果表明,组合板的支座反力和截面弯矩试验值与理论值吻合较好,提出的方法可以有效地用于组合板的全过程受力分析。     

钢筋局部钢纤维高强混凝土板冲切挠度计算

根据钢筋局部钢纤维高强混凝土冲切板的试验结果,讨论了钢纤维体积率、钢纤维掺加范围和混凝土强度对试验板冲切变形的影响,建立了试验板开裂荷载及荷载—挠度曲线上升段挠度计算公式,并进行了数值计算.结果表明,钢纤维的掺入对钢筋高强混凝土板冲切变形性能的改善比较显著;试验板挠度计算值与试验值吻合较好.