《鋼板-磚砌體組合構件/框架受力性能及設計方法研究》是依託東南大學，由敬登虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鋼板-磚砌體組合構件/框架受力性能及設計方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：敬登虎
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鋼板-磚砌體組合結構是一種新型的鋼板套用，適用於既有磚混結構的大空間改造。在對拉螺栓固定、磚砌體剛性介質支承與結構膠粘結力共同作用下，鋼板受力屬於有側向粘結力約束的單向屈曲新問題，也是鋼板-磚砌體組合結構套用基礎研究的核心問題。目前這方面的研究很少，導致此類組合結構的受力性能得不到充分認識，相應的設計方法未能很好的建立。本項目以鋼板-磚砌體組合構件與框架為研究對象，基於試驗研究、數值模擬與理論分析方法。在既有薄板單向屈曲分析理論的基礎上，建立側向粘結力約束下鋼板單向屈曲問題的計算理論；然後，根據已有研究成果，針對工程套用中急需解決的組合梁抗剪與抗扭、組合牆梁、異形組合柱的靜載，組合柱、組合框架的抗震性能開展研究。提出組合構件的承載能力、剛度設計公式與構造要求，以及組合框架的整體抗震構造要求。項目的研究成果為推廣鋼板-磚砌體組合結構的套用，以及類似薄板的單向屈曲問題提供理論基礎與科學依據。
結題摘要
鋼板-磚砌體組合結構由既有磚砌體牆、鋼板、對拉螺栓與灌注型黏結材料組成，黏結材料包括結構膠和水泥漿。該結構目前已成功套用於國內多個實踐項目中，但是鋼板-磚砌體組合結構/構件的受力性能研究與分析嚴重滯後於工程實踐。為了完善其計算理論與設計方法，項目組完成多批試驗研究與分析，涉及鋼板在剛性介質支承並有側向黏結力約束受壓時單向屈曲、鋼板-磚砌體組合梁的受剪與受扭、鋼板-磚砌體組合牆梁受豎向集中荷載作用、鋼板-磚砌體組合異形柱（T、L形截面）軸心與偏心受壓、鋼板-磚砌體組合異形柱以及組合框架的抗震性能。研究結果表明，鋼板局部屈曲是該類組合構件的核心問題。在鋼板-磚砌體組合柱中，可見屈曲荷載與極限荷載的比值在70%~85%左右，並且隨著鋼板厚度的增加以及對拉螺栓間距與鋼板厚度之比的降低，該比值呈增大趨勢。在結構膠側向黏結力作用下，鋼板的局部屈曲變形受到約束，當鋼板厚度較薄時，依據應變片識別的鋼板局部屈曲臨界點與鋼板發生可見屈曲變形時的對應荷載並不一致；隨著鋼板厚度的增加，兩者之間漸趨一致。對拉螺栓間距與鋼板厚度之比的最佳化值建議取70，鋼板-結構膠-磚砌體界面的黏結應力取0.45~0.90MPa。在組合異形柱中，外包鋼板角部冷彎連線替代焊縫連線能夠有效地避免試件的過早破壞，對拉螺栓強度對異形截面組合柱的影響要遠大於矩形截面。鋼板-磚砌體L形組合柱、組合框架（矩形截面柱）的滯回曲線飽滿，表現出較好的變形與耗能能力。鋼板-磚砌體組合梁受剪作用下的破壞為剪跨段內鋼板局部屈曲和砌體斜裂縫。鋼板-磚砌體組合梁受扭的破壞集中在梁端和載入點附近；梁端破壞表現為磚砌體的開裂破壞，載入點附近破壞表現為螺栓斷裂、焊縫撕裂等；鋼板-磚砌體組合梁抗扭的極限承載力和剛度與鋼板厚度以及設定蓋板有關。鋼板-磚砌體組合牆梁中上部牆體與其托梁之間的組合作用與上部牆體的高度有關，當上部牆體的高跨比不超過0.25時組合作用不明顯，但高跨比過大時在集中荷載作用下易發生劈裂破壞；同時，鋼板-磚砌體組合托梁與上部牆體平面內剛度係數應大於79。基於試驗研究的結果進行理論分析與有限元數值模擬，提出鋼板-磚砌體組合梁、柱的承載力計算方法，組合框架的抗側剛度與恢復力模型。研究成果為鋼板-磚砌體組合結構的加固設計提供科學依據，有助於該項技術在實踐工程中的推廣與套用。
