框架組合梁負(fù)彎矩區(qū)增設(shè)蓋板的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、鋼-混凝土組合梁通過剪切連接件充分發(fā)揮了混凝土的抗壓性能和鋼梁的抗拉性能，具有很好的抗彎承載能力。將鋼-混凝土組合梁應(yīng)用于框架結(jié)構(gòu)中，可使結(jié)構(gòu)體系的截面小而造價低，承載能力高而剛度大，很好地改善了框架梁的受力性能，在工程中擁有廣闊的應(yīng)用前景。
　　框架組合梁在負(fù)彎矩區(qū)的極限承載能力遠差于正彎矩區(qū)，是其薄弱環(huán)節(jié)。框架組合梁通過在負(fù)彎矩區(qū)增設(shè)蓋板的優(yōu)化方式，能夠有效地增強框架組合梁在負(fù)彎矩區(qū)的抗彎承載能力，減小受壓翼緣的寬厚比而提高梁

2、的局部穩(wěn)定性，同時通過塑性鉸往節(jié)點域外側(cè)移動，增加抗震耗能能力。
　　本文主要的研究內(nèi)容包括:
　　1)研究框架組合梁負(fù)彎矩區(qū)增設(shè)蓋板提高抗彎承載能力的合理性及提高程度。確定蓋板的尺寸（包括蓋板的長度、寬度和厚度）以及蓋板與鋼梁的連接方式。
　　2)基于規(guī)范GB50017-2003推導(dǎo)鋼-混凝土框架組合梁負(fù)彎矩區(qū)增設(shè)蓋板優(yōu)化方式的承載能力計算方法，并針對規(guī)范中負(fù)彎矩區(qū)的計算理論存在的不足之處，提出彎剪復(fù)雜應(yīng)力作用下的優(yōu)

3、化計算方法。研究框架組合梁的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性，并通過理論分析推導(dǎo)得到腹板的高厚比限值。
　　3)通過ABAQUS軟件進行有限元模擬，研究鋼-混凝土框架組合梁在負(fù)彎矩區(qū)的上下翼緣加設(shè)蓋板相比于未加蓋板形式的承載能力的提高程度，并對照計算結(jié)果進行驗證。通過對蓋板厚度和長度的變化，分析增設(shè)蓋板的形式對于提高框架組合梁承載能力的控制因素。
　　通過理論推導(dǎo)和ABAQUS有限元分析，得出以下結(jié)論和研究成果:
　　1)鋼-混

4、凝土組合框架梁在鋼梁負(fù)彎矩區(qū)端部的上下翼緣增設(shè)蓋板，經(jīng)過理論計算和ABAQUS有限元模擬分析，能夠顯著提高組合框架梁負(fù)彎矩區(qū)的抗彎極限承載能力。通過ABAQUS有限元模型的分析，比較了蓋板不同的厚度和長度的情況對框架組合梁的抗彎承載能力的提高程度，給出了蓋板的合理設(shè)計尺寸。
　　2)根據(jù)規(guī)范GB50017-2003對鋼-混凝土組合梁負(fù)彎矩區(qū)極限承載能力的計算理論，推導(dǎo)了增設(shè)蓋板的優(yōu)化形式相應(yīng)的計算方法。該規(guī)范中未提出中和軸的具體計

5、算方法，且未考慮中和軸在鋼筋混凝土翼板的情況，同時彎矩調(diào)幅較為保守。本文根據(jù)鋼-混凝土組合梁在彎剪復(fù)雜應(yīng)力下的簡化受力模型，給出了改進后的計算方法。與規(guī)范的計算方法相比，其計算原理清晰可靠，不必考慮彎矩調(diào)幅的計算，更為全面的考慮了栓釘?shù)倪B接程度對組合梁承載能力的影響，同時避免了計算中和軸的位置，便于計算分析。
　　3)框架組合梁的整體穩(wěn)定性經(jīng)過理論分析與工程驗證，在框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中一般不用考慮其整體穩(wěn)定性;對于框架組合梁的局部穩(wěn)定