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钢—混凝土组合楼盖空间作用的研究

孙传伟  
【摘要】:近年来,钢-混凝土组合楼盖以其显著的技术经济效益在建筑结构中得到了越来越多的应用,它可以减小结构高度,减轻结构自重,节省材料,施工快速方便,施工周期缩短等。针对结构所受荷载不均匀、结构布置受工艺要求限制等特点,迫切要求对钢-混凝土组合楼盖的空间性能进行研究,更大限度地发挥组合楼盖结构体系的潜能。对于组合框架的计算方法,国内的规范及相关条文都没有考虑到组合楼板的空间作用,设计时造成较大的浪费。 本课题试验模型以北京三河电厂主厂房框架为模型,按1:4比例缩小,进行伪静力试验。通过试验,得到了钢框架体系、钢框架带水平支撑体系、钢框架—混凝土组合楼板体系的空间受力性能,钢框架—混凝土组合楼板体系的极限状态,破坏形态。在试验的基础上,分析对比了水平撑与组合楼板在空间体系中的协调作用。试验及分析结果表明,组合楼板的空间作用非常明显,完全可以替代水平撑。进行框架设计时,必需考虑组合楼板的贡献;分析了半刚性框架的受力特点,在实际设计中,按照刚性框架处理和按照铰接框架处理都有误差;分析了半刚性节点的受力特性,建立了半刚性节点的分析模型,并对其进行了参数分析;提出了半刚性平面框架的三种计算方法:有限单元法,叠加法以及有限元软件的计算方法;提出了将空间组合框架简化为平面框架的简化计算方法,对计算结果与实验结果进行了对比;提出了半刚性框架的极限分析方法和简化极限分析方法;分析了框架中组合梁的受力性能。 试验及理论分析证明,组合楼板的空间作用非常明显,在实际工程中,完全可以取代水平支撑。实际工程中,建议使用如下简便设计方法:计算框架刚度时,考虑混凝土楼板的组合效果;计算框架强度时,不考虑混凝土楼板。而简单分析时,可以不用考虑混凝土楼板。本文提出的半刚性框架的弹性计算方法,弹塑性计算方法和极限分析方法与试验结果符合较好,对实际工程设计具有参考价值。


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