冷彎薄壁型鋼-混凝土組合樓蓋受力性能研究.pdf

1、冷彎薄壁型鋼-混凝土組合樓蓋作為一種新型樓蓋結(jié)構(gòu),目前其受力性能尚未被完全了解。本文從試驗(yàn)研究、有限元分析及理論分析三個方面,對組合樓蓋受力性能進(jìn)行全面研究,并提出相應(yīng)的設(shè)計方法。
　　 首先通過對壓型鋼板與樓蓋梁連接的螺釘間距、剛性支撐件、樓蓋梁數(shù)量及邊界約束等構(gòu)造設(shè)置不同的冷彎薄壁型鋼-混凝土組合樓蓋足尺模型,進(jìn)行施工階段和使用階段受力性能試驗(yàn)研究,首次系統(tǒng)地分析了:構(gòu)造設(shè)置對組合樓蓋施工階段的強(qiáng)度和剛度、使用階段的抗彎剛度

2、和自振頻率、抗彎極限承載力和破壞機(jī)理的影響。研究表明:減小壓型鋼板與樓蓋梁連接的螺釘間距、加強(qiáng)樓蓋端部約束、設(shè)置剛性支撐件均有利于提高組合樓蓋的強(qiáng)度、剛度及自振頻率；組合樓蓋的抗彎極限承載力隨螺釘間距的減小和樓蓋梁數(shù)量的增加而提高,其破壞特征主要表現(xiàn)為:①樓蓋梁發(fā)生彎扭屈曲的同時,受壓區(qū)翼緣、卷邊及毗鄰腹板出現(xiàn)相關(guān)屈曲破壞,屈曲波長約為壓型鋼板與樓蓋梁連接的螺釘間距；②支座附近混凝土翼板與壓型鋼板為脫離、掀起粘結(jié)破壞；③集中荷載作用點(diǎn)處

3、樓蓋梁為畸變破壞。
　　 其次利用ANSYS有限元程序?qū)υ囼?yàn)?zāi)Ｐ筒煌A段受力性能進(jìn)行模擬,分別驗(yàn)證了線性有限元分析方法、振動模態(tài)分析方法及考慮材料、幾何和接觸三重非線性有限元分析方法的可行性。并采用ANSYS有限元程序分析了壓型鋼板與樓蓋梁連接的螺釘間距構(gòu)造設(shè)置、樓蓋梁板厚、混凝土翼板厚度、壓型鋼板板型、樓蓋梁間距、樓蓋寬度、吊項(xiàng)、剛性支撐件與扁鋼帶拉條、樓蓋梁跨高比及腹板高厚比、鋼材強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等影響因素。分析表明:在施工

4、階段和正常使用階段,螺釘間距、樓蓋梁和混凝土翼板板厚、樓蓋梁間距、樓蓋梁跨高比及腹板高厚比改變對組合樓蓋的強(qiáng)度、剛度及自振頻率影響較大,而壓型鋼板板型和樓蓋寬度則基本沒有影響；減小螺釘間距、樓蓋梁間距、樓蓋梁跨高比和腹板高厚比,提高鋼材強(qiáng)度、增大樓蓋梁和混凝土翼板厚度及樓蓋寬度均能顯著地提高樓蓋的極限抗彎承載力,但組合樓蓋的延性性能卻與混凝土強(qiáng)度、樓蓋梁間距及樓蓋寬度無關(guān)。基于此,首次提出了壓型鋼板與樓蓋梁連接的螺釘間距取壓型鋼板板型的

5、單倍波距時,組合樓蓋不同截面規(guī)格樓蓋梁跨高比、腹板高厚比對應(yīng)的撓度容許值,在施工階段不宜超過l／300:在正常使用階段荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下,組合樓蓋自振頻率不小于10Hz,且對應(yīng)的樓蓋梁跨中撓度不宜大于3.0mm；組合樓蓋的簡化計算模型-T型截面組合梁模型。
　　 最后采用彈性理論和塑性理論建立了簡支T型截面組合梁的理論分析方法,首次提出了考慮樓蓋梁跨高比、腹板高厚比等因素影響的撓度修正系數(shù)γ(用于施工階段)、ψ(用于正常使用階段)和