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U形外包钢-混凝土主次梁节点受力性能研究

杜德润 刘进通 蒋济同

杜德润, 刘进通, 蒋济同. U形外包钢-混凝土主次梁节点受力性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(5): 28-35. doi: 10.13206/j.gjgS22011402
引用本文: 杜德润, 刘进通, 蒋济同. U形外包钢-混凝土主次梁节点受力性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(5): 28-35. doi: 10.13206/j.gjgS22011402
Derun Du, Jintong Liu, Jitong Jiang. Study on the Mechanical Properties of Primary-Secondary-Beam Joints of U-Shaped Steel-Encased Concrete[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(5): 28-35. doi: 10.13206/j.gjgS22011402
Citation: Derun Du, Jintong Liu, Jitong Jiang. Study on the Mechanical Properties of Primary-Secondary-Beam Joints of U-Shaped Steel-Encased Concrete[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(5): 28-35. doi: 10.13206/j.gjgS22011402

U形外包钢-混凝土主次梁节点受力性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS22011402
详细信息
    作者简介:

    杜德润,男,1976年出生,博士研究生,副教授。Email:1606617361@qq.com

Study on the Mechanical Properties of Primary-Secondary-Beam Joints of U-Shaped Steel-Encased Concrete

  • 摘要: U形外包钢-混凝土组合梁是在传统组合梁的基础上发展起来的,具有承载力高、刚度大、稳定性好等特点。此类组合结构在主梁与次梁节点连接位置受力状况相对复杂,因此,研究合理的节点构造形式,充分发挥钢材与混凝土的力学性能具有重要意义。参照钢结构节点连接方式,给出了主次梁节点端板连接与短梁连接两种连接方式示意:外包钢次梁通过端板与主梁连接,或在主梁钢腹板上预先焊制短梁,次梁搭接在短梁上通过螺栓与主梁连接,能够减少现场焊接,便于施工吊装,简化施工流程。应用ANSYS有限元软件建立主次梁节点的有限元模型,分析了节点的受力机理和破坏模式。对节点构造形式进行优化,研究设置加劲肋、连接盖板以及工字钢次梁等不同构造措施对节点承载力、连接刚度、稳定性和变形能力的影响。并对主次梁节点进行参数化分析,研究不同配筋率、混凝土强度等级以及加劲肋厚度等结构参数对节点力学性能的影响。
    研究表明:节点核心区截面抗弯刚度明显低于其他位置,核心区混凝土首先发生压碎;受到次梁方向传递较大侧向力作用,主梁钢腹板发生横向变形,在节点连接处增设加劲肋后,变形明显减小,且节点的承载力提升了 7%,转动能力控制在较低水平,延性也有一定提升;为增强节点上侧受拉能力所设置的盖板对受拉区产生的效果低于配置钢筋所带来的作用;次梁采用工字钢形式时,节点的承载力相对较低,施工操作简单,当次梁跨度较小时可采用此类形式设计,减少材料使用。通过对节点的参数化分析,得知节点受负弯矩作用影响较大,上侧钢筋配置对节点的承载力、转动能力以及变形能力影响显著,截面转角过大容易导致翼缘板开裂,故需要控制节点转动能力。此外,混凝土翼缘板内钢筋对节点受力性能也发挥了重要作用,2 m范围内的板内钢筋应力水平较高,节点极限承载力计算时建议考虑有效翼缘宽度范围内的钢筋在内。混凝土强度等级与加劲肋板厚对节点力学性能也有着一定影响。主次梁节点按照刚性连接设计时,宜采用设置有加劲肋的短梁或端板连接形式。
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  • 收稿日期:  2022-01-14

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