【摘 要】
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随着我国城镇化进程的不断推进,环境问题日益突出,并逐渐成为人们关注的焦点。与此同时,人口老龄化加重,劳动力较为密集的传统建筑建造工艺显然已不符合当今社会的发展,为了适应新时代下社会的发展,可拆卸装配式建筑应运而生。钢-混凝土组合梁由于能充分发挥钢材抗拉强度高以及混凝土抗压强度好的各自材料优点,已经在实际工程中得到广泛的应用。钢-混凝土组合梁的装配式安装及可拆卸功能,通常采用螺栓剪力连接件来实现。本
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51508381);
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随着我国城镇化进程的不断推进,环境问题日益突出,并逐渐成为人们关注的焦点。与此同时,人口老龄化加重,劳动力较为密集的传统建筑建造工艺显然已不符合当今社会的发展,为了适应新时代下社会的发展,可拆卸装配式建筑应运而生。钢-混凝土组合梁由于能充分发挥钢材抗拉强度高以及混凝土抗压强度好的各自材料优点,已经在实际工程中得到广泛的应用。钢-混凝土组合梁的装配式安装及可拆卸功能,通常采用螺栓剪力连接件来实现。本文针对当前传统螺栓剪力连接件存在初始滑移以及初期刚度小等问题,提出了一种带锥形螺母的埋入钢梁翼缘的螺栓剪力连接件,可期获得更好的剪切-滑移性能以及更大的抗剪承载能力。本文主要研究工作及成果如下:(1)对采用锥形螺母螺栓连接件的推出试件进行试验,考察其破坏模式,极限抗剪承载能力和剪切-滑移关系。主要试验参数包括螺栓直径和螺栓强度等级,并设置普通螺栓连接件的推出试验作为对照组。结果表明:螺栓剪力连接件均发生了栓杆剪断的破坏;其极限抗剪承载能力随栓杆截面面积以及螺栓材料强度的增大而增大,大致呈现线性增长关系;相较于普通螺栓连接件,锥形螺母螺栓连接件的初始刚度提高600%,极限抗剪承载力提高了25%,其剪切-滑移曲线呈现出类似焊接栓钉的优异特性。(2)对推出试验进行了精细化建模,并通过与推出试验结果对比验证有限元模型有效性。基于验证的有限元模型进行参数化分析,研究了多个设计参数对锥形螺母螺栓剪力连接件的承载力的影响。着重分析了我国规范公式用于计算锥形螺母螺栓连接件极限抗剪承载力的适用性,并给出了适用于锥形螺母螺栓连接件的抗剪承载力计算公式。(3)建立了采用本文提出的新型螺栓剪力连接件的可拆卸装配式组合梁的精细化有限元模型。对可能影响可拆卸装配式钢-混组合梁受弯性能的因素进行参数化分析,从而得到了各影响参数对组合梁的受弯性能的影响;结合现有组合梁刚度计算方法(折减系数法、组合系数法和有效刚度法)和我国规范(GB50017-2017)中建议的承载力计算方法,对采用锥形螺母螺栓连接件连接的可拆卸装配式钢-混组合梁进行了理论刚度和承载力分析。(4)基于推出试验,建立了弹簧连接的简化推出试验模型,在验证此模型有效性的前提下,建立了弹簧连接的简化组合梁模型,并将其与精细化组合梁模型进行了对比,分析了两种组合梁建模方法的优劣,可为后续工程应用及设计分析提供一定的参考。
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