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装配式钢-混凝土空腹夹层板楼盖结构是在现浇钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构基础上发展起来的一种更具有优势的装配式组合结构。这种装配式组合结构采用U型钢作为钢构件,通过摩擦型高强螺栓和WL双螺套套筒进行各预制单元的连接,具有承载力高、抗火性能好、延性好、施工方便、绿色环保等优点。但在装配式钢-混凝土空腹夹层板楼盖结构中,由于拆分点在两剪力键之间,且下肋梁承受较大拉力,所以拼装节点属于结构的薄弱环节。因此,对拼装节点的研究具有重要的意义。故本文对组合下肋梁拼装节点在偏心受拉作用下的力学性能进行了系统研究,主要完成了以下工作:
(1)总结归纳了装配式钢-混凝土空腹夹层楼盖结构的计算理论,基于拟夹层板法和实用分析方法的理论,通过基本算例的分析,明确了拟夹层板法和实用分析方法的联系与区别,对比了两种分析方法的内力分布特点,发现最大内力均出现在板中位置附近,并以实用分析方法得到的结果为参考,进行了组合下肋梁拼装节点的设计。
(2)完成了7个足尺U型钢板-混凝土组合下肋梁拼装节点试件在偏心受拉作用下的力学性能试验,研究了栓钉布置形式和混凝土强度对组合下肋梁拼装节点受力性能的影响。通过分析荷载-应力曲线和试验现象,明确了组合下肋梁拼装节点具有唯一一种破坏模式——侧板与混凝土脱离,加载端部混凝土发生劈裂,钢板产生较大塑性变形,端部混凝土露出,并详细分析了组合下肋梁拼装节点在偏心受拉作用下的传力机理,发现侧板应力和拼装处侧板位移随栓钉数量和混凝土强度等级(C40和C50)的增加而减少。
(3)通过节点试验和实际工程中遇到的难题,考察了一般套筒连接、焊接连接以及WL双螺套套筒连接的施工可行性,发现相对于一般套筒而言,WL双螺套套筒连接不仅能够实现两根固定不能转动的钢筋的连接,而且其允许误差较大,大大降低了施工难度;与焊接连接相比,采用WL双螺套套筒连接能够大大缩短工期,且连接可靠,施工中无焊接残余应力影响。
(4)采用ABAQUS有限元软件对组合下肋梁拼装节点在偏心受拉作用下的受力性能进行模拟,得出侧板应力随着混凝土强度等级(C30-C60)和面筋直径的增加而减小的结论,并与试验结果进行分析对比,验证了有限元模型的正确性。
(1)总结归纳了装配式钢-混凝土空腹夹层楼盖结构的计算理论,基于拟夹层板法和实用分析方法的理论,通过基本算例的分析,明确了拟夹层板法和实用分析方法的联系与区别,对比了两种分析方法的内力分布特点,发现最大内力均出现在板中位置附近,并以实用分析方法得到的结果为参考,进行了组合下肋梁拼装节点的设计。
(2)完成了7个足尺U型钢板-混凝土组合下肋梁拼装节点试件在偏心受拉作用下的力学性能试验,研究了栓钉布置形式和混凝土强度对组合下肋梁拼装节点受力性能的影响。通过分析荷载-应力曲线和试验现象,明确了组合下肋梁拼装节点具有唯一一种破坏模式——侧板与混凝土脱离,加载端部混凝土发生劈裂,钢板产生较大塑性变形,端部混凝土露出,并详细分析了组合下肋梁拼装节点在偏心受拉作用下的传力机理,发现侧板应力和拼装处侧板位移随栓钉数量和混凝土强度等级(C40和C50)的增加而减少。
(3)通过节点试验和实际工程中遇到的难题,考察了一般套筒连接、焊接连接以及WL双螺套套筒连接的施工可行性,发现相对于一般套筒而言,WL双螺套套筒连接不仅能够实现两根固定不能转动的钢筋的连接,而且其允许误差较大,大大降低了施工难度;与焊接连接相比,采用WL双螺套套筒连接能够大大缩短工期,且连接可靠,施工中无焊接残余应力影响。
(4)采用ABAQUS有限元软件对组合下肋梁拼装节点在偏心受拉作用下的受力性能进行模拟,得出侧板应力随着混凝土强度等级(C30-C60)和面筋直径的增加而减小的结论,并与试验结果进行分析对比,验证了有限元模型的正确性。