本文關(guān)鍵詞：基于裝配式鋼框架的型鋼—混凝土組合扁梁受力性能研究

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【摘要】：在裝配式鋼結(jié)構(gòu)中使用組合扁梁能降低結(jié)構(gòu)高度、縮短施工工期、減少工程造價(jià),具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。論文以實(shí)現(xiàn)鋼框架結(jié)構(gòu)快速裝配為目標(biāo),研究了能可靠連接周邊槽鋼預(yù)制裝配式樓板與柱的型鋼—混凝土組合扁梁結(jié)構(gòu)的受力性能,該結(jié)構(gòu)通過鋼板抗剪件使鋼扁梁與樓板焊接形成整體,而協(xié)同工作。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了7根簡(jiǎn)支型鋼—混凝土組合扁梁試件和1根傳統(tǒng)鋼筋—混凝土組合梁試件,對(duì)兩類共計(jì)8根梁試件進(jìn)行了受彎靜力加載試驗(yàn)研究。研究了不同截面尺寸、不同有效板寬、不同板配筋率和抗剪件布置間距等條件下該新型組合扁梁的破壞模式、極限承載力、變形性能、截面應(yīng)變分布等力學(xué)性能特征。為深入理論分析和提出工程設(shè)計(jì)建議提供了基本的試驗(yàn)素材,有助于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化制作。試驗(yàn)表明,7根型鋼—混凝土組合扁梁在彈性受力階段,鋼梁、型鋼與受壓區(qū)混凝土能基本保持平截面,隨著荷載不斷增加,中和軸逐漸上移但變化不大。當(dāng)荷載超過0.75Pu以后,鋼梁受拉區(qū)逐漸進(jìn)入屈服階段,隨后組合扁梁剛度減低,由于截面內(nèi)力重分布,荷載—撓度曲線呈明顯的非線性關(guān)系。最終破壞基本由于混凝土翼板頂面壓碎而導(dǎo)致承載力迅速下降,其破壞形態(tài)大致分為壓彎破壞、彎剪破壞以及縱向剪切破壞三種�；炷烈砭壈甯叨取挾纫约颁摿焊叨鹊纫蛩貙�(duì)型鋼—混凝土組合扁梁中和軸位置的確定至關(guān)重要;縱向鋼筋配筋率越低,抗剪鋼板布置間距越小,則橫向裂縫出現(xiàn)也越早,裂縫開展的長(zhǎng)度也越大,組合梁翼緣板更容易出現(xiàn)端部滑移現(xiàn)象;與相同條件下普通鋼筋—混凝土組合梁相比,新型混凝土組合扁梁極限承載力提高了35.7%~63%,彈性抗彎剛度提高了12.1%~16.4%。采用有限元軟件ABAQUS對(duì)試件進(jìn)行三維實(shí)體建模,仿真分析時(shí)考慮材料非線性、幾何非線性等因素影響,有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。在此基礎(chǔ)上,對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行延拓分析,探討抗剪件布置間距對(duì)極限承載力影響規(guī)律,結(jié)果表明,抗剪件布置間距在一定范圍內(nèi)對(duì)其極限承載能力影響較大,最優(yōu)布置間距為400mm到450mm之間。在模型試驗(yàn)和仿真試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過材料力學(xué)理論以及等效矩形應(yīng)力的計(jì)算方法,提出了型鋼—混凝土組合扁梁彈性抗彎剛度以及極限狀態(tài)抗彎承載力計(jì)算公式,將試驗(yàn)結(jié)果和本文建議公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,建議公式與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。論文闡明裝配式型鋼—混凝土組合扁梁的受力性能和破壞機(jī)理、揭示抗剪件布置間距等因素對(duì)組合扁梁抗彎剛度和承載力影響的定量關(guān)系、完善現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、推廣裝配施工的設(shè)計(jì)理念和實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)具有現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU398.9

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