负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁受力性能研究

摘要

现代建筑设计中，为使设计更加经济高效，设计师常常需要减小梁下穿设设备管道的空间。而在腹板上开设洞口用以穿设管道则可以有效地节省空间，降低建筑物整体高度，从而带来可观的经济效益。但是，腹板开洞后梁的受力性能会受到较大的影响，需要对其做深入的研究。 针对这一需求，选取组合梁作为研究对象，介绍了国内外已有的正弯矩区腹板开洞组合梁的研究成果，并对其承载力计算方法进行了对比验证；鉴于国内外对负弯矩区腹板开洞组合梁受力性能研究甚少的现状，对三根腹板开洞外挑组合梁和一根对比试件进行了试验，考虑是否开洞、洞口大小、洞口补强等参数，以研究腹板开洞对组合梁受力性能的影响。为扩大参数分析范围，采用经试验验证的有限元模型分别对不同洞口高度、洞口宽度、洞口位置、补强板宽度、补强板厚度的组合梁的受力性能进行了数值模拟分析。试验结果表明：腹板开洞后，组合梁开裂荷载减小，初始裂缝出现在洞口区域混凝土板中；钢梁洞口区域应力集中，洞口补强可以显著地缓解这一现象；洞口区域钢梁截面严重削弱，洞口上方混凝土板承担的荷载增加；钢梁和混凝土板共同工作性能较好，但连接二者的栓钉应变增大；洞口区域截面纵向应变分布不再满足平截面假定；组合梁最终表现为洞口上方混凝土板剪切破坏，且承载力有所降低，洞口尺寸越大，降低越显著，洞口补强可以有效地提高其承载力。数值模拟结果表明：洞口中心线处弯剪比越大，组合梁承载力越低；变化洞口补强板尺寸对组合梁的荷载-挠度曲线影响较小，但其承载力随着补强板尺寸的增大而有所提高。 在试验研究和数值模拟分析的基础上，推导得出补强和未补强的负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算公式，旨在为工程实践提供可靠依据。由于已有的正弯矩区和作者推荐的负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算方法均较为复杂，利用VisualC++语言编写了腹板开洞组合梁承载力计算程序，分为“正弯矩区未补强”、“正弯矩区补强”、“负弯矩区未补强”、“负弯矩区补强”四个部分，应用该程序可以更加方便快捷地进行工程实践。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第1章 引言

1.1研究背景

1.2组合梁发展简史和研究概况

1.3腹板开洞组合梁受力性能研究现状

1.4研究内容和研究方法

第2章 正弯矩区腹板开洞组合梁研究成果分析

2.1分析目的

2.2破坏形态

2.3承载力计算方法及对比

2.4极限承载力计算程序

2.5本章小结

第3章 负弯矩区腹板开洞组合梁受力性能试验研究

3.1试验目的

3.2试件设计及制作

3.3材性试验

3.4试验加载装置及加载制度

3.5测试内容及测试方法

3.6试验前准备工作

3.7试验结果

3.8试验结果分析

3.9本章小结

第4章 负弯矩区腹板开洞组合梁三维有限元分析

4.1分析目的

4.2有限元方法概述

4.3组合梁模型的建立

4.4试验结果与数值结果比较

4.5参数分析

4.6多洞口的影响

4.7本章小结

第5章 负弯矩区腹板开洞组合梁承载力计算方法

5.1承载力计算方法

5.2承载力计算方法验证

5.3极限承载力计算程序

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文