一种腹板开洞钢-混凝土组合梁的设计方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114912184A(43)申请公布日2022.08.16(21)申请号202210644618.6(22)申请日2022.06.08(71)申请人西南林业大学地址650000云南省昆明市盘龙区白龙寺300号(72)发明人廖文远蒋伟陈静谢鑫(74)专利代理机构安徽善安知识产权代理事务所(特殊普通合伙)34200专利代理师黄玲(51)Int.Cl.G06F30/13(2020.01)G06F30/23(2020.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种腹板开洞钢-混凝土组合梁的设计方法(57)摘要本发明公开了一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其要点在于，在钢梁的腹板上布置开洞时，要满足：横截面条件下，洞口下方的钢梁截面面积大于洞口上方的钢梁截面；在计算抗剪时，对于任意一梁的断面，该端面混凝土部分的抗剪承载力Vu1、钢结构部分的抗剪承载力Vu2满足：Vu2≥0.915Vu1。采用本申请的一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，能够指导腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计工作。CN114912184ACN114912184A权利要求书1/2页1.一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其特征在于，在钢梁的腹板上布置开洞时，要满足：横截面条件下，洞口下方的钢梁截面面积大于洞口上方的钢梁截面。2.一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其特征在于，在计算抗剪时，对于任意一梁的断面，其剪切力为V,该端面混凝土部分的抗剪承载力Vu1满足：Vu1>0.59V该端面钢结构部分的抗剪承载力Vu2满足：Vu2>0.54V。3.一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其特征在于，在计算抗剪时，对于任意一梁的断面，该端面混凝土部分的抗剪承载力Vu1、钢结构部分的抗剪承载力Vu2满足：Vu2≥0.915Vu14.一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，建立有限元模型对腹板开洞钢‑混凝土组合梁进行分析；其特征在于，在有限元建模时，根据实际情况建立1/2钢‑混凝土组合梁模型,并施加相应的约束；S1，确定单元类型；S2，确定本构模型：S2‑1,混凝土单轴受压时的本构关系下式：σc表示混凝土的压应力，fc表示混凝土的单轴抗压强度，ε表示应变，ε0表示混凝土的弹性应变；εcu表示混凝土的极限应变S2‑2,钢梁、钢筋、栓钉采用多线性等向强化模型,其表达为：σ表示钢的应力，εy表示钢的屈服应变或者钢的应力到达屈服点所产生的应变；εh＝12εy；Es表示钢的弹性模量；ε表示钢的应变；fy表示钢的屈服强度；Es′表示钢强化时的模量。5.根据权利要求4所述的一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其特征在于，S1还包括：混凝土采用solid65单元,同时考虑混凝土的开裂与压碎,破坏准则采用Willan‑Warke的五参数准则；混凝土中钢筋采用link180单元,不考虑混凝土与钢筋之间的相对滑移；2CN114912184A权利要求书2/2页上下翼缘采用solid45单元；腹板采用shell43单元；栓钉采用beam188单元；采用非线性弹簧单元combin39模拟混凝土与钢梁之间交界面滑移。6.根据权利要求4所述的一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法，其特征在于，S1还包括：弹簧单元的数目与栓钉数目一致,在交界面处有三个节点重合,将混凝土底部节点与栓钉根部节点合并,再与对应位置处钢梁节点建立弹簧单元,栓钉单元其他节点与周围混凝土节点进行耦合。3CN114912184A说明书1/7页一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法技术领域[0001]本发明涉及建筑结构这一技术领域，具体涉及一种腹板开洞钢‑混凝土组合梁的设计方法。背景技术[0002]腹板开洞钢‑混凝土组合梁是一种常见的建筑结构形式。在多、高层建筑中设置的给排水管道、煤气管道、通风与空调管道等设备管线也越来越多,通过在腹板上开洞,让设备管线通过洞口,既能有效利用建筑空间,也有利于管线设备的布置。腹板开洞导致了组合梁的刚度、承载力下降,在洞口处出现明显的应力集中,将原本主要由腹板承受的剪力大量转移至洞口上部的混凝土翼板中,这就加速了混凝土翼板的开裂和破坏。不同形状的洞口,应力集中程度不同,因此可以通过选择合适的洞口形状来减少应力集中,缓解开洞造成的不利影响。[0003]目前国内外已有的关于腹板开洞组合梁的研究主要针对矩形洞口的情况,对不同形状洞口的研究还是比较少。[0004]白永生等(参考文献：白永生,蒋永生,梁书亭,等.腹板开洞的钢与混凝土组合梁承载力计算方法综述和探讨[J].工业建筑,2004(06):68‑70+83.)总结三种腹板开洞组合梁承载力的计算方法。[0005]张伟等(参考文献：张伟,胡夏闽.腹板开洞钢‑混凝土组合梁的抗弯和抗剪