单边钢次梁与混凝土主梁插入式连接节点的试验研究

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1、第28卷第1期土木工程与管理学报Vo1．28No．12011年3月JournalofCivilEngineeringandManagementMar．2O11单边钢次梁与混凝土主梁插入式连接节点的试验研究杨清发，秦文科，周剑波。(1．广东省电力设计研究院，广东广州510663；2．武汉大学建筑物检测与加固教育部工程研究中心，湖北武汉430072；3．武汉大学土建学院，湖北武汉430072)摘要：钢次梁插入混凝土主梁的节点连接是一种新型的节点连接形式，该节点区别于传统的挑耳式钢梁与混凝土主梁节点连

2、接方式，具有施工方便、力学性能优越的性能。为了明确此种节点连接方式的受力和承载特性，本文以某工业厂房的节点工程为背景，对单边钢次梁与混凝土主梁连接节点进行了1：2的缩尺试验研究。试验表明，钢次梁插入主梁的连接节点为半刚性连接节点，节点的破坏始于钢次梁上翼缘混凝土板与主梁交界面处过大的横向裂缝及钢次梁上翼缘焊板的拉伸屈服；试验结束时，主梁端部箍筋均屈服，端部截面产生宽而深的扭剪裂缝，表明单边钢次梁作用下主梁抗扭能力成为控制条件。试验还发现，钢次梁上翼缘焊接板条的布置对节点承载力有较大的影响，当上翼

3、缘焊接板与翼缘板的横向面积比控制在0．35～0．45的范围内时，节点的破坏始于钢次梁上翼缘连接焊板的拉伸屈服，属于次要构件的塑性破坏，满足安全设计和承载力的要求。关键词：钢次梁；混凝土主梁；节点；承载力中图分类号：TU375．1文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)01-0053-06随着建筑结构载荷和跨度逐渐增大的设计要求，钢次梁与混凝土主梁的混合支撑系统得到大量的应用，其中钢次梁与主梁的节点连接成了设计的核心。传统的设计方法一般是在框架梁侧设置挑耳的单边节点连接(图1)，该节

4、点连接形式施工较为繁琐，且结构受力不理想。钢次梁简支于砼梁挑耳上，支座处为简支，实际楼板为整体浇筑，在砼主梁处不可能为纯简支，仍能承受部分负弯矩。这样便将梁端负弯矩产生的拉应力转由板承担，导致板产生拉伸裂缝，不满足设计要求。本图2钢梁插人主梁的单边节点连接文在传统挑耳式节点连接的基础上，提出了一种使钢次梁节点处砼能浇灌密实，避免钢梁上翼缘改进的新型节点构造(图2)，将钢次梁直接伸入与腹板间的交接处出现空隙，将钢梁伸入砼梁段锚于砼主梁，伸入长度不少于梁宽的1／3，为确保上翼缘板切掉，另补焊两根一定

5、宽度的钢板条。堤士楼板砼梁施工缝端支座处钢板条弯人砼梁，钢板条担负钢次梁上翼缘拉力作用。为确保钢次梁抗剪强度，在靠近砼梁侧处钢梁腹板两侧焊上加劲肋。为了明确该挑耳节点连接方式的受力性能，在试验室进行了模型试验。1节点模型设计以某工业厂房的钢次梁插入主梁的节点为背＼堡墨景，考虑1：2的缩尺比例，主梁单侧布置4根钢图1传统挑耳式单边节点连接次梁(图3)，混凝土框架主梁的载面尺寸为b×h收稿日期：2010—11-22作者简介：杨清发(1960．)，男，广东广州人，高级工程师，研究方向为火电厂建筑结构设

6、计(Email：yangqingfa@gedi．corn．cn)·54·土，木工程与管理学报=250rlllTl×600mm，跨度为4500mm，混凝土强mmo度等级为C40，混凝土保护层厚度为35mm；钢次进行混凝土主梁的配筋设计时，宜根据次梁梁选为HN300×150-6．5×9(mm)，跨度为4500先于主梁破坏的设计原则，求出钢次梁上集中荷nlrn，钢材为Q235B钢。钢次梁翼缘上混凝土板载的设计值；依据钢次梁对主梁的荷载传递，同时厚取为60mm。考虑主梁的截面承载能力限制，依据相关设计规

7、钢次梁长度大、分布根数多，做全尺度模型试范完成主梁的配筋计算¨。验极为不便。为了试验方便有效，试验模型中对依据以上设计思路，本试验模型的构造如图钢次梁进行了一定简化，即钢次梁长度仅取插人3所示。梁两端为扩大头，梁顶418，通长布置，端至其反弯点的距离。对于两端固结的梁，其反梁底4@18；钢次梁插入主梁深度为90lnrll，混凝弯点距端部0．1～0．15倍的跨长。从节点构造来土板钢筋为4~b10，抗剪键为4l8。钢材及混凝看，钢次梁与混凝土主梁的节点为半刚性连接，钢土的力学性能指标实测值见表1。次

8、梁反弯点相比于刚性节点而言，应向梁端部靠表1材料力学性能指标实测值近；据此，本试验中钢次梁对应的反弯点与混凝土主梁截面中心的距离取为0．05倍的钢次梁跨长，即225mm。考虑到钢次梁翼缘上焊接钢板形式不一样，导致节点刚度不一致，相应反弯点也各异，因此，在试验时，当钢次梁翼缘上焊接板刚度相对较弱时，加载点向次梁支座靠拢50—100T1401n量[_上卜●J。l图3主梁与钢次梁结构布置考虑到钢次梁上翼缘的焊接板对节点承载力性能影响很大，选取2种不同的焊接板形式，即翼一反力．肚缘中部分别焊接50mln