c型钢与硫铝酸盐泡沬混凝土粘结滑移性能研究

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1、C型钢与硫铝酸盐泡沬混凝土粘结滑移性能研究第1章绪论1.1概述近些年来，随着我国社会和经济的飞速发展，城镇化建设的推进，城市规模不断扩张，资源消耗和环境污染日趋严重。在十二五规划纲要中，明确提出加大节能减排的力度和范围的要求[1]。目前，我国建筑行业的耗能占整个社会总耗能的28%，这一比例远高于发达国家。建筑节能成为我国建筑可持续发展战略的重要研究内容，同时也是世界各国建筑发展的大趋势[2]。众多的顶尖建筑师采用新型的节能环保材料进行建筑设计[3]。轻钢-混凝土组合结构伴随新技术的出现脱颖而出，其具有刚度大、稳定性好、自重轻、

2、截面高度小、跨越能力强、抗震性能好、施工周期短等优点。我国建筑物单位面积采暖能耗约为发达国家的2～4倍，提高结构的保温隔热性能显得十分重要[4]。泡沫混凝土作为一种新型绿色节能材料，具有轻质、保温隔热、抗震好等优良性能，受到了世界范围的普遍认知与重视，正逐步受到推广与使用，将成为21世纪重要的新型墙体材料[5]。轻钢-泡沫混凝土组合结构由两种材料构成，一种是冷弯薄壁型钢，另一种是高密度泡沫混凝土[6]。该轻型组合结构的发展基础有两个，一是轻钢-混凝土结构，二是泡沫混凝土结构，换言之，即该结构具备了上述两种结构各自的优点，同时也

3、对二者的缺点进行改造，例如用泡沫混凝土代替普通混凝土，不仅能解决自重大的问题，还使得结构的隔声、保温性能更好，而且泡沫混凝土的材料消耗少，大大降低了工程成本。这种轻型组合结构的应该推广将带动我国的建筑材料行业的发展，减少建筑行业的资源消耗和环境污，促进建筑行业的可持续性发展，因此具有广泛的应用前景。1.2课题背景随着我国建筑工程项目的建设高度不断增加、外形设计多样化程度不断提高[8]，以延展性好、抗震性能佳的钢筒、钢柱为主要骨架的钢结构工程变得越发普遍，这也意味着我国钢结构建筑工程项目迈入发展高潮。现存的力学分析方法及工程设计

4、已经完全可以满足一般的钢结构建筑工程的要求。正如前文所述，轻钢-混凝土组合结构的发展基础的有两个：一是轻型钢结构，二是和普通钢混凝土结构，目前这两种基础结构的发展已经进入新的阶段，可以说是从初步发展进入了深度发展期。相对而言，轻钢-混凝土组合结构的起步比较晚，至多处于发展初期。此种新型结构的不仅自重轻，防火性能好，同时还继承了轻钢结构的节能、空间灵活、环保等方面的优势。国内外均对不同形式的薄壁型钢混凝土组合梁及柱进行过静力加载试验。研究显示，薄壁型钢混凝土组合结构中两种材料的粘结性能的好坏了直接影响结构梁的承载力的大小，此外，

5、该轻型组合结构就是依靠此粘结力来达到承担设计荷载的目的。决定上述两种组合材料粘结性能优劣的因素主要有两个：一是构成该结构骨架的薄壁型钢表面摩擦系数，二是薄壁型钢的截面形状，对于不同形式的薄壁钢板得到粘结系数则不同。在各种形式的组合梁中，冷弯U型钢﹑百叶薄壁型钢均能与混凝土的结合性较好，可以来共同承受外界弯矩和剪力。任何钢结构都是在节点处受力的，轻钢-混凝土组合结构也不例外。一些高校已经对钢结构的受力节点进行专业的研究，例如，哈尔滨工业大学就通过一系列的专业试验，分析了钢管混凝土柱节点的受力特征及其影响因素，并将研究成果已编入了

6、规范，在实践中得到了应用。目前，薄壁钢管混凝土柱的研究多为短柱在轴压荷载作用下的力学性能，对于长柱构件在轴压和压弯荷载作用下的性能研究相对较少[8-21]。.第2章组合结构粘结滑移基本问题2.1型钢混凝土粘结滑移的基本概念平均粘结强度：当对型钢混凝土施加载荷的时候，总载荷除以载荷承受的总表面积即为平均粘结强度。在实际的应用过程中，常常用平均粘结强度来代表型钢混凝土的粘结强度。局部最大粘结强度：就是在局部范围内所具有的最大粘结应力。当需要知道粘结破坏发生时，开裂载荷是多大，可以使用这个量。残余粘结强度：当粘结滑移发生的时候，一旦

7、型钢和混凝土不具有化学胶和力，对于粘结强度，它不会在继续粘结滑移时再降低，在这里的粘结强度常常称为残余粘结强度。粘结滑移本构关系：粘结应力一般用τ来表示，滑移一般用s来表示，按照这两者所对应的关系，形成了对于型钢混凝土而言的粘结滑移本构关系，常常又称为粘结滑移的τ一s关系，其中τ指的是型钢表面的剪应力，s指的是型钢与混凝土的相对位移[36-37]。.2.2型钢混凝土的粘结机理及影响因素对于界面间的化学胶结力，它大部分的作用时间是在型钢与混凝土没有发生粘结滑移的时候，一旦接触面产生了粘结滑移，型钢与混凝土

8、之间的化学胶合力强度就会大大下降，没有了化学胶合力的作用，两者之间主要是依靠摩擦阻力以及机械咬合力来相互作用。对于摩擦阻力而言，它的大小受制于型钢与混凝土之间的正应力大小以及摩擦系数的大小；对于机械胶合力，它的大小受制于型钢的表面形状以及所具有的粗糙度，然而它最大也不能超过混