开孔薄壁钢梁轻骨料混凝土组合楼板的受力性能研究

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钢混凝土组合楼板因其具有承载力高、刚度大、延性和耗能性好等优点,越来越得到广泛应用。本文研究的开孔薄壁钢梁轻骨料混凝土组合楼板,相比于压型钢板普通混凝土组合楼板,还具有自重轻,强度高、湿作业量小、施工方便等特点。因此对冷弯薄壁型钢轻骨料混凝土组合楼板受力性能开展研究不仅有重要的理论意义而且有广泛的工程应用价值。目前学术界对该类组合楼板的研究相对较少,许多基础性的工作还未见报道。本文以开孔薄壁钢梁轻骨料混凝土组合楼板缩尺试件为对象,对其冲击荷载作用前后的静载受力性能进行了试验研究和理论分析。首先对8块组合楼板试件进行冲击作用前后的受力性能试验研究,考察了不同抗剪构造措施、荷载作用形式及冲击作用大小对结构力学性能的影响。然后利用有限元软件Ansys对该组合楼板冲击作用后的力学性能进行了模拟计算,并与实测结果进行了比较。研究结果表明,由开孔薄壁钢梁和轻骨料混凝土板形成的组合楼板具有较高的承载力和变形能力,其主要破坏形式为纵向剪切破坏。破坏的主要原因在于冲击作用后受集中荷载作用处的粘结强度不足,钢梁与混凝土交界面产生较大的相对滑移,使得二者失去组合作用。在其他条件相同时单因素对结构性能的影响表现为:(1)当预制板设有压纹、开槽较小、抗剪件粘结良好,组合楼板受力性能更好;(2)冲击作用越大,冲击后组合楼板的受力性能越差,这种趋势随着冲击作用的增大而变强;(3)冲击作用对组合楼板不同部位受力性能的影响程度由距离两端1/4L处向两侧递减;(4)参照普通混凝土组合梁计算方法,引入滑移效应,提出开孔薄壁钢梁轻骨料混凝土组合楼板的变形计算公式和截面应力计算公式;(5)本文所给出的模拟结果与试验结果基本吻合。
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