新型局部外包钢管连接构件抗弯性能研究

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考虑节能减排和环境保护,设计和建造低碳、环保和抗震的装配式结构,实现施工的工业化、装配化和精细化,是建筑业的一种发展趋势。装配整体式结构的节点连接是关键问题,国内外对各种不同的连接方式展开了大量的实验研究和理论分析,尚未形成比较成熟的连接技术,装配整体式的发展也深受制约。本文提出了新型局部外包方钢连接形式,并进行了弯曲荷载试验,通过试验和分析,研究采用这种连接方式的装配构件的工作性能。(1)提出了两种连接方式:带栓筋的局部钢管连接和局部纯钢管连接。通过改变钢管的厚度、长度和横向栓筋布置,设计制作了6个装配试件和1个现浇对比试件,进行弯曲荷载试验,测试和分析装配试件的承载能力和变形能力。(2)根据不同长度和厚度局部钢管连接方式的装配试件、现浇试件的试验结果,得到装配试件挠度、滑移和裂缝随荷载的发展规律,得到装配试件的屈服荷载、极限荷载及其破坏形式,并与现浇试件进行了对比分析。试验表明:采用带横向栓筋的局部钢管连接方式的装配试件钢管和混凝土试件的最终滑移量微小,可以获得与现浇试件相当的受弯承载力,开裂荷载和屈服荷载与现浇试件相近,屈服荷载下的跨中挠度稍小于现浇试件;纯钢管连接的装配试件较小荷载下滑移就明显,跨中挠度发展快,整个试件的承载力低于现浇试件和带栓筋的试件;钢管长度和厚度是影响装配试件的工作性能的重要因素,增加钢管厚度和长度可以在一定范围内提高装配构件的承载力和降低跨中挠度。(3)结合采用带栓筋的局部外包钢管连接方式装配试件的特点和本文研究目的,利用有限元软件ANSYS建立合理的模型进行有限元分析,通过试验数据的验证,所建有限元分析模型在承载力、裂缝分布和钢筋及混凝土应力分布等方面与试验结果是吻合的。利用所建立的有限元模型对带栓筋的局部钢管连接方式进行更进一步的数值分析,对实验进行必要的补充。(4)在总结试验和有限元分析的基础上,最后提出了带栓筋局部外包钢管连接方式的设计建议。
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