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建筑结构学报 2017年第1期38卷 152-160页

作者：肖从真邓飞陈涛中国建筑科学研究院北京100013 清华大学土木工程系北京100084

在JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中,型钢混凝土柱的正截面承载力需根据平截面假定进行计算,但该规范并没有明确给出当平截面假定不满足时型钢混凝土柱的承载力计算方法。为此,提出抗剪连接系数的概念,用于描述型钢混凝... 详细信息

在JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中,型钢混凝土柱的正截面承载力需根据平截面假定进行计算,但该规范并没有明确给出当平截面假定不满足时型钢混凝土柱的承载力计算方法。为此,提出抗剪连接系数的概念,用于描述型钢混凝土柱中型钢与混凝土之间的相对界面抗剪能力,综合平截面假定和叠加原理,得到在部分抗剪连接条件下普通型钢混凝土(SRC)柱和分散型钢混凝土(ISRC)柱的正截面承载力与抗剪连接系数之间的定量关系,进而提出SRC柱和ISRC柱的正截面承载力设计简化方法。计算结果表明:当轴压比相同时,SRC柱和ISRC柱的受弯承载力随其抗剪连接系数的增大而增大;轴压比越大,抗剪连接系数对组合柱的受弯承载力的影响越小;与SRC柱相比,抗剪连接系数对ISRC柱的受弯承载力影响更加显著。试验结果与计算结果的对比表明,采用所提出的方法可以较准确地计算ISRC柱的压弯承载力,计算结果具有一定的安全余度。

关键词：型钢混凝土柱分散型钢混凝土柱部分抗剪连接抗剪连接系数正截面承载力

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部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁疲劳性能试验研究

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武汉理工大学学报 2016年第1期38卷 54-58页

作者：杨涛林广泰彭修宁广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室南宁530004

为了研究部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁的疲劳性能,对两根组合梁试件分别开展了静力和疲劳加载试验。在疲劳试验中,跨中钢梁母材在200 MPa应力幅作用下经历了95.5万次等幅疲劳加载后最终发生了疲劳断裂;组合梁试件在疲劳荷载作用... 详细信息

为了研究部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁的疲劳性能,对两根组合梁试件分别开展了静力和疲劳加载试验。在疲劳试验中,跨中钢梁母材在200 MPa应力幅作用下经历了95.5万次等幅疲劳加载后最终发生了疲劳断裂;组合梁试件在疲劳荷载作用下产生了明显的刚度退化,在经历50万次的疲劳加载后,由疲劳损伤引起的组合梁跨中附加挠度约为初始挠度的45.1%。结果表明:焊缝缺陷是焊接钢梁发生疲劳破坏的重要诱因;部分抗剪连接组合梁在疲劳荷载作用下的附加变形计算应予以重视;通过合理设计,部分抗剪连接钢-预制混凝土板组合梁具有应用于桥梁工程的可行性。

关键词：钢-预制混凝土板组合梁疲劳性能部分抗剪连接附加变形

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部分抗剪连接钢—混凝土组合梁疲劳性能试验研究

部分抗剪连接钢—混凝土组合梁疲劳性能试验研究

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作者：林广泰广西大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁结构已被广泛应用于超高层建筑以及桥梁工程领域,并为大跨度桥梁发展开辟新方向。由于重复荷载以及车辆等动荷载的作用,组合梁的疲劳问题日益突出。国内外有关组合梁规范均对组合梁疲劳设计作了相关规定,但相关疲劳设计... 详细信息

钢-混凝土组合梁结构已被广泛应用于超高层建筑以及桥梁工程领域,并为大跨度桥梁发展开辟新方向。由于重复荷载以及车辆等动荷载的作用,组合梁的疲劳问题日益突出。国内外有关组合梁规范均对组合梁疲劳设计作了相关规定,但相关疲劳设计条款并不完善。目前,有关组合梁疲劳问题日渐显露。因此需对组合梁疲劳问题进行更深入的研究。本文主要研究内容有：(1)对2根焊接工字型钢-预制混凝土板组合梁以及1根焊接工字型钢-现浇混凝土板组合梁开展等幅疲劳性能试验研究。研究表明,相同抗剪连接程度下,钢-预制混凝土板组合梁对比钢-现浇混凝土板组合梁,其整体刚度较弱、钢梁整体性较差,并随着疲劳次数的增加呈现较为明显的下降趋势,在疲劳后期结构刚度退化有加速现象,栓钉抗剪刚度退化较快,并且栓钉疲劳寿命远远低于后者；焊缝缺陷会成为疲劳细节较早发生疲劳破坏的重要诱因,对于承受动力荷载的组合梁在施工过程中应严格控制焊缝质量。(2)对7根焊接工字型钢-现浇混凝土组合梁开展等幅疲劳性能试验研究。研究表明：相同抗剪连接程度下,栓钉直径越小、栓钉间距越密的组合梁整体刚度略有下降,经历相同循环加载次数后,静力极限承载力下降速度较慢,组合梁挠度变形以及栓钉变形较小,梁的整体性好,疲劳性能也表现较好；抗剪连接程度越低的组合梁,经(3)历相同的疲劳加载次数后,跨中挠度以及栓钉滑移变形发展较快,组合梁整体刚度退化较大,剩余承载能力越低,由重复荷载引起的附加挠度较大；相同抗剪连接程度下,承受疲劳应力幅越大的组合梁,经历相同循环加载次数后,整体刚度退化较快,剩余承载能力也越低,跨中挠度以及栓钉滑移均较大；疲劳荷载使组合梁的钢梁变脆,钢梁容易发生疲劳断裂,但极限承载能力下降不明显。(4)通过探讨栓钉剪应力幅变化规律、栓钉直径、栓钉滑移特点以及组合梁整体刚度退化规律,为疲劳荷载作用下钢-混凝土组合梁设计提供参考。

关键词：钢-混凝土组合梁部分抗剪连接预制混凝土板疲劳性能整体刚度附加变形

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设置方钢抗剪件的高强钢—预制混凝土桥面板组合梁受弯性能研究

设置方钢抗剪件的高强钢—预制混凝土桥面板组合梁受弯性能研究

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作者：李维重庆大学

学位级别：硕士

高强钢-预制混凝土桥面板新型组合梁具有受力性能优异、装配工艺简单、施工效率高等优点,其应用与推广将有效提高桥梁建设施工质量与工业化水平。本文针对设置方钢-钢纤维增强混凝土灌孔料剪力连接系统的高强钢-预制混凝土桥面板组合梁... 详细信息

高强钢-预制混凝土桥面板新型组合梁具有受力性能优异、装配工艺简单、施工效率高等优点,其应用与推广将有效提高桥梁建设施工质量与工业化水平。本文针对设置方钢-钢纤维增强混凝土灌孔料剪力连接系统的高强钢-预制混凝土桥面板组合梁受弯性能进行试验和理论研究,主要研究工作如下:(1)设计完成了7根高强钢-预制混凝土桥面板组合梁试件的受弯性能试验,试验参数包括抗剪连接程度、钢梁强度和混凝土强度。通过试验得到试件的破坏模式、荷载-跨中挠度关系、典型截面应变分布、界面滑移分布规律等,并分析了不同破坏模式下组合梁的受弯承载力、刚度、界面滑移等性能指标的变化规律。研究表明,此类组合梁具有良好的组合作用、较高的承载力和较大的刚度,但延性较差;抗剪连接程度对组合梁的破坏模式、承载力有一定程度的影响,高性能混凝土灌孔料的应用能在一定程度上改善剪力件破坏下的延性。(2)采用通用有限元软件ABAQUS对试验梁进行建模和受力分析,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了模型的可行性。在此基础上,对抗剪连接程度、钢梁强度、混凝土板强度、灌孔料类型及强度进行了参数分析。结果表明:组合梁的承载力与抗剪连接程度呈正相关,但并非简单的线性关系;钢梁强度及混凝土板强度对组合梁承载力均有影响,但前者影响效果显著,后者影响效果较小;高性能混凝土灌孔料的使用能在一定程度上提高方钢抗剪件的工作性能。(3)在试验及有限元软件分析结果的基础上,考虑截面参数、材料强度等因素影响,对设置方钢抗剪件的高强钢-预制混凝土桥面板组合梁受弯承载力进行了理论分析。对比不同规范对试件承载力的预测结果,并将预测结果与试验结果相比较,验证了现有规范的适用性;采用考虑滑移效应和未考虑滑移效应的模型计算了组合梁正常使用状态下的刚度;分析了截面参数(翼缘宽厚比、塑性中和轴位置)对承载力的影响,并针对此类组合梁提出了工程设计建议以及值得注意的问题,供设计者参考。

关键词：钢-混凝土组合梁高强钢全高预制桥面板方钢抗剪连接件部分抗剪连接

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弯折钢筋抗剪键组合剪力墙平面外抗弯性能研究

弯折钢筋抗剪键组合剪力墙平面外抗弯性能研究

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作者：马常伟山东大学

学位级别：硕士

目前,装配式建筑符合国家大力提倡的绿色建筑发展理念,组合剪力墙体系作为装配式建筑体系之一,是一种应用前景非常广泛的结构体系。组合剪力墙体系凭借耗能能力强、整体延性好、施工效率高、绿色节能等优点,被广泛应用于大跨度、高层及... 详细信息

目前,装配式建筑符合国家大力提倡的绿色建筑发展理念,组合剪力墙体系作为装配式建筑体系之一,是一种应用前景非常广泛的结构体系。组合剪力墙体系凭借耗能能力强、整体延性好、施工效率高、绿色节能等优点,被广泛应用于大跨度、高层及超高层建筑结构中。本文提出了一种采用连续弯折钢筋作为抗剪连接件的新型内嵌组合剪力墙。提出的新型组合剪力墙在钢板两侧焊接连续弯折钢筋,代替传统组合剪力墙钢板上的抗剪栓钉。当该组合剪力墙应用于预制装配式结构时,仅需现场拼接组合墙内的钢板,避免了预制混凝土剪力墙拼接施工过程中采用钢筋灌浆套筒连接导致的隐蔽工程过多、施工质量难以控制等问题。这种新型组合剪力墙拼接施工过程中需考虑面外抗弯稳定,为研究该组合剪力墙拼接后的平面外抗弯性能,进行了五块剪力墙试件的面外抗弯性能试验,试验试件包括四块内嵌组合剪力墙和一块具有相同配筋率的钢筋混凝土剪力墙。通过试验研究,分析了弯折钢筋布置方式、内置钢板连接形式等参数对组合剪力墙平面外抗弯性能和破坏模式的影响。采用有限元软件对组合剪力墙进行了模拟分析,分析了组合剪力墙模型中界面作用、钢筋抗剪作用、混凝土受力过程等,并与试验结果进行了对比,验证了模型的准确性。利用验证的有限元模型,进一步分析了钢筋屈服强度、混凝土强度、钢板厚度、墙体厚度等参数对组合剪力墙面外抗弯性能和破坏模式的影响。通过试验研究和有限元模拟分析,得到结论如下:(1)由于弯折钢筋的配筋率及布置形式影响,钢板两侧的混凝土表现出不同的破坏模式,但组合剪力墙试件表面的弯曲裂缝达到内嵌钢板位置时即终止,钢板能有效阻止试件破坏,该新型内嵌组合剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙相比,面外抗弯承载力提高约44%～164%;(2)弯折钢筋布置方式对组合剪力墙平面外的抗弯承载力有明显影响,弯折钢筋错行布置的组合剪力墙比弯折钢筋平行布置的组合剪力墙平面外的抗弯承载力提高约23%;(3)内嵌钢板的拼接形式对组合剪力墙试件平面外的抗弯承载力影响较小,但拼接形式会影响试件初始刚度及变形能力,焊接拼接形式与螺栓拼接形式相比,焊接能有效提高试件初始刚度;(4)组合剪力墙有限元模拟结果与试验结果吻合良好,有限元模拟结果的荷载-位移曲线与试验结果的荷载-位移曲线基本相近,模型中混凝土塑性损伤模型和钢材本构关系可良好表征剪力墙试件中混凝土和钢材破坏过程,较好地呈现剪力墙试件的破坏模式;(5)有限元参数分析表明,钢筋屈服强度、混凝土强度、墙体厚度对提高组合剪力墙试件面外抗弯承载力效果显著,钢板厚度对提高组合剪力墙试件面外抗弯承载力影响有限,钢筋屈服强度、混凝土强度、墙体厚度、钢板厚度等参数应合理配置,才能充分发挥组合剪力墙面外抗弯性能;(6)由于弯折钢筋不足以完全抵抗钢板与混凝土之间的剪力,组合剪力墙试件的钢板与混凝土之间的连接可简化为部分抗剪连接。依据组合结构塑性承载力计算理论,提出了该新型内嵌组合剪力墙平面外抗弯承载力的计算公式,将公式计算值与试验结果值、有限元参数分析值进行对比,对比结果表明公式计算值偏于安全。

关键词：组合剪力墙平面外抗弯承载力有限元分析部分抗剪连接塑性理论

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组合梁交界面相对滑移的计算分析研究

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建筑结构 2020年第S01期50卷 745-751页

作者：陈德权范俊中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430010

通过定义钢-混凝土组合梁的滑移系数,作图分析了理论精确解、瑞利-里兹法得到的滑移系数随抗剪连接程度的变化趋势,在瑞利-里兹法的基础上提出了两端简支组合梁交界面相对滑移计算的滑移系数法。通过具体算例与有限元法的数值结果进行... 详细信息

通过定义钢-混凝土组合梁的滑移系数,作图分析了理论精确解、瑞利-里兹法得到的滑移系数随抗剪连接程度的变化趋势,在瑞利-里兹法的基础上提出了两端简支组合梁交界面相对滑移计算的滑移系数法。通过具体算例与有限元法的数值结果进行了对比;对于两端简支组合梁,结合算例分析了外部荷载和抗剪连接程度对相对滑移的影响;对于其他边界条件下的组合梁,通过算例研究了抗剪连接程度变化时相对滑移理论精确解在梁长范围内的分布规律。理论分析和数值结果表明,对于常用简支组合梁,滑移系数法与理论精确解、有限元法计算结果吻合较好,误差小于瑞利-里兹法,精度较高,公式简单,计算方便。

关键词：组合梁部分抗剪连接相对滑移瑞利-里兹法滑移系数法

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钢-混凝土组合梁的挠度计算方法研究

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建筑结构 2019年第8期49卷 85-90,42页

作者：陈德权陈强范俊中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430010

通过定义钢-混凝土组合梁的挠度放大系数,总结了不同计算方法得到的挠度放大系数计算公式,通过作图分析了各种计算方法的特点及适用范围。对比分析了不同荷载形式下两端简支梁以及不同边界条件下单跨组合梁受均布荷载作用时的挠度放大... 详细信息

通过定义钢-混凝土组合梁的挠度放大系数,总结了不同计算方法得到的挠度放大系数计算公式,通过作图分析了各种计算方法的特点及适用范围。对比分析了不同荷载形式下两端简支梁以及不同边界条件下单跨组合梁受均布荷载作用时的挠度放大系数与精确解的误差;与已有试验结果对比发现改进折减刚度法得到的计算值与试验值吻合较好,表明改进折减刚度法可应用于单跨钢-混凝土组合梁的挠度计算,公式简单,计算方便,精度较高。

关键词：组合梁部分抗剪连接改进折减刚度法挠度放大系数

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带悬臂梁段的弱轴连接组合节点循环荷载试验研究

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建筑结构学报 2018年第7期39卷 66-75页

作者：卢林枫徐莹璐郑宏周天华黄鹏刚长安大学建筑工程学院

为研究组合效应对带悬臂梁段的箱形节点域弱轴连接节点滞回性能的影响,完成了6个梁柱中节点足尺试件在低周反复荷载作用下的破坏试验,对试验现象、滞回曲线、应变分布、耗能及楼板滑移等进行了分析和比较。试验结果表明,相对于纯钢节点... 详细信息

为研究组合效应对带悬臂梁段的箱形节点域弱轴连接节点滞回性能的影响,完成了6个梁柱中节点足尺试件在低周反复荷载作用下的破坏试验,对试验现象、滞回曲线、应变分布、耗能及楼板滑移等进行了分析和比较。试验结果表明,相对于纯钢节点,组合节点使得梁中和轴上移,从而增大梁下翼缘焊缝破坏的风险,对梁上翼缘焊缝则可以起到保护作用;组合节点的荷载-位移滞回曲线较纯钢节点的饱满,且承载性能更加稳定,刚度有大幅提升;拼接处翼缘焊缝破坏后,腹板螺栓均出现大量滑移;尽管采用抗剪程度为50%的部分抗剪连接,楼板滑移量均不足0.5 mm,且栓钉在试验过程中均未破坏。另外,耗能能力从滞回曲线包围面积与能量耗散系数两个指标来分析得到了相悖的结论,耗能能力大小的评价方法有待商榷。

关键词：组合节点悬臂梁段弱轴连接部分抗剪连接拟静力试验受力性能

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带混凝土楼板的钢框架梁柱弱轴连接节点滞回性能试验研究

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建筑结构学报 2017年第12期38卷 12-21页

作者：卢林枫徐莹璐郑宏周天华长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为研究组合效应对梁柱弱轴连接滞回性能的影响,进行了梁端截面形式分别采用标准型、削弱型、盖板加强型、扩大翼缘型及加腋型的5个纯钢中节点及5个部分抗剪连接的钢-混凝土组合中节点试件的循环荷载试验。对各试件的试验现象、破坏特征... 详细信息

为研究组合效应对梁柱弱轴连接滞回性能的影响,进行了梁端截面形式分别采用标准型、削弱型、盖板加强型、扩大翼缘型及加腋型的5个纯钢中节点及5个部分抗剪连接的钢-混凝土组合中节点试件的循环荷载试验。对各试件的试验现象、破坏特征、滞回曲线、钢梁应力(应变)分布及耗能进行了分析。结果表明,除了加腋型试件,钢-混凝土组合节点试件梁下翼缘焊缝均发生不同程度的开裂,但梁上翼缘焊缝及腹板螺栓仍可继续承担较大荷载,而纯钢节点试件梁上下翼缘焊缝均出现开裂,承载力迅速降低;纯钢节点的滞回曲线较组合节点的更为饱满,钢-混凝土组合节点试件的滞回曲线受到腹板螺栓滑移的影响而逐渐呈反S形;正弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面中和轴显著上移,梁下翼缘应变水平基本高于纯钢节点的;梁端削弱型节点能较有效地实现塑性铰外移,且其滞回曲线最为稳定,推荐优先选用;焊接质量是影响节点滞回性能的关键,建议蒙皮板采用抗层间撕裂的Z向钢材。

关键词：钢-混凝土组合节点弱轴部分抗剪连接拟静力试验滞回性能

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强化有限元的考虑界面滑移的组合梁数值模拟

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工程力学 2015年第8期32卷 129-140页

作者：林建平汪劲丰徐荣桥凌道盛浙江大学土木工程系浙江杭州310058

该文针对组合梁结构连接界面的非线性效应,采用物理区域与单元网格相独立的策略,并引入无厚度界面单元模拟界面的非连续变形,建立了基于强化有限元的考虑界面滑移的组合梁分析模型。该文所采用的物理区域与单元网格相独立的强化有限元,... 详细信息

该文针对组合梁结构连接界面的非线性效应,采用物理区域与单元网格相独立的策略,并引入无厚度界面单元模拟界面的非连续变形,建立了基于强化有限元的考虑界面滑移的组合梁分析模型。该文所采用的物理区域与单元网格相独立的强化有限元,数学单元和物理单元在空间上重合不再是必要条件,可以根据物理单元力学描述的需要选择数学单元的大小和形状。同时一个单元内可以分成多个区域,各分区可以是不同的材料,可以具有不同的几何形状,可以具有不同的受力特点,如板、梁等,从而可以大大减少复杂结构的网格数量。该文方法可以快速便捷得到剪切连接件抗剪刚度从零变化到无穷大时所对应的挠度、界面滑移以及截面应力的变化,可以直观地确定出抗剪刚度能够充分发挥作用的区间,为实际工程设计中确定经济合理的抗剪刚度提供依据。该文方法计算效率高,可以适用于实际工程复杂变截面及空间结构的计算分析,尤其是规模庞大、受力分析繁琐的桥梁结构。

关键词：组合梁部分抗剪连接界面滑移界面单元强化有限元

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