预制桁架式钢骨混凝土柱受剪承载力试验研究.doc

预制桁架式钢骨混凝土柱受剪承载力试验研究预制桁架式钢骨混凝土结构是一种新型的结构形式,因该结构的使用可以减少现场的工作量、节省模板的使用以及可以有效的节约传统建材,所以正得到越来越广泛的应用。柱是结构中受力的关键部分,其受力性能的好坏直接影响到结构的安全,所以研究预制桁架式钢骨混凝土柱受力性能及其设计方法尤为重要。本文结合国家自然科学基金项目《预制预应力桁架式钢骨砼框架承载性能研究》设计7个预制桁架式钢骨混凝土柱构件,进行了柱受剪承载力试验研究。主要研究工作和取得的成果如下:1.采用简支梁式加载方式对预制桁架式钢骨混凝土柱进行了受剪承载力试验研究。试验参数有:剪跨比、有效预压力和腹杆间距。通过试验研究了上述参数对预制桁架式钢骨混凝土柱受剪承载力影响规律,分析了预制桁架式钢骨混凝土柱在压、弯、剪荷载共同作用下的受力性能,如混凝土应变的发展及其裂缝的分布、构件的荷载挠度变化、角钢应变的变化等。试验结果表明,预制桁架式钢骨混凝柱受剪承载能力随剪跨比和腹杆间距的增大而减小,随有效预压力的增大而增大。2.建立了预制桁架式钢骨混凝土柱在简支梁式加载方式下的有限元模型。该模型考虑了材料和几何的非线性、钢骨架与混凝土之间的相互作用等因素的影响。通过模拟构件与试验构件的裂缝分布、破坏形态以及其极限受剪承载能力对比分析,表明了该有限元模型具有较好的可靠性。利用该模型分析混凝土强度和配箍率对预制桁架式钢骨混凝土柱受剪承载力的影响规律。3.基于预制桁架式钢骨混凝土柱试验结果和有限元模型分析,对预制桁架式钢骨混凝土柱受剪工作机理进行较为细致的分析。根据试验和数值模拟结果结合理论分析,建立符合预制桁架式钢骨混凝土柱的受剪力学模型,给出了预制桁架式钢骨混凝土柱除轴向压力以外部分受剪承载力计算公式,并参考《混凝土结构设计规范》中轴向压力部分对受剪承载力的贡献,建立一种预制桁架式钢骨混凝土柱受剪承载力的计算方法。该计算公式表达了混凝土、角钢腹杆和轴向力对受剪承载力的贡献,该公式针对本文预制桁架式钢骨混凝土类型,可供设计人员进行参考。