内置钢箱—混凝土组合梁正截面受力性能试验与分析

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我国的建筑工程已由“新建为主”逐渐过渡到“新建与改建并重”的阶段。对既有房屋套建增层改造已成为当今土木工程界的热点之一。由于普遍要求套建增层时,既有房屋须维持正常运营,这就要求在套建施工过程中尽量不将套建增层中的荷载传给既有房屋的屋盖。这就意味着在套建增层施工中,新增一层楼盖为自承重楼盖。  自承重楼盖的思想是:用钢桁架代替纵筋和箍筋,通过在钢桁架(预应力钢桁架)的下侧挂底模,并以底模为支承设置侧模,来实现在浇筑混凝土过程中由钢桁架承担梁自重和施工荷载,在使用阶段内置钢桁架-混凝土组合梁与外套结构柱通过节点连接成整体,作为外套框架承担新增荷载;次梁采用内置钢箱-混凝土组合梁,内置钢箱由两槽钢对焊而成,将内置钢箱通过连接焊板与前述钢桁架(预应力钢桁架)实现可靠连接,通过在钢箱下侧挂底模,并以底模为支承设侧模而实现施工过程中由钢箱承担次梁自重和施工荷载,在使用阶段内置钢箱与其外围钢筋混凝土以组合梁的形式开展工作;以垂直于钢箱焊接的槽钢作主楞,在主楞上布置木方作次楞,在次楞上铺放板底模,这样在浇筑梁板的混凝土时就不会将荷载传给原屋盖。  本文以5根内置钢箱-混凝土组合梁的试验研究为基础,结合仿真分析并参考目前国内外有关文献和规程,针对内置钢箱-混凝土组合梁的截面形式,提出了适合工程计算的内置钢箱-混凝土组合梁的正截面受力性能的有关计算公式:  1.比较试验研究和仿真分析所得到的正截面抗弯承载能力、纯弯段跨中截面平均应变情况,以平截面假定为依据,在《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)的基础上,根据截面中和轴的三种不同位置,补充完善了内置钢箱-混凝土组合梁正截面承载能力计算公式。  2.根据各试验梁在使用荷载作用下的平均裂缝宽度、平均裂缝间距,采用类似钢筋凝土梁裂缝宽度计算理论,适当考虑钢箱与混凝土的粘结性能和钢箱对受拉区混凝土的影响,给出了内置钢箱-混凝土组合梁在使用荷载作用下短期特征最大裂缝宽度计算公式。  3.结合所测到的试验梁在各级荷载下的变形值,并利用杆系结构对梁的有限元分析进行扩大参数分析。在现有规程的基础上,考虑了钢箱截面偏拉刚度以及内置钢箱-混凝土组合梁截面内部中空对抗弯刚度的影响,给出了内置钢箱-混凝土组合梁在荷载效应的标准组合作用下短期抗弯刚度计算公式。
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