钢混凝土组合梁滞回关系参数分析

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1、第七届全国现代结构_[程学术研讨会钢一混凝土组合梁滞回关系参数分析吴迈赵欣(}可北工业大学土本工程学院。天津300132)摘要：本文通过数值方法计算了钢一混凝土组台粱截面弯矩一曲率滞回曲线。为进一步建立组合粱弯矩一曲率恢复力模型，研究了混凝土翼板宽度、混凝土翼扳厚度、钢梁粱高、截面材科总强度比、钢材和混凝土强度等参数对弯矩一曲率骨絮线及滞回环形状的影响，得出了青益的结论。关键词：钢一混凝土组台粱．反复荷载，滞回关系，参数分析一、引言钢一混凝土组合梁截面的滞回性能既不同于纯钢梁，也不同于钢筋混凝土粱‘”，但组成截面的混凝土翼板和钢梁的几何和材料特性均

2、对组合梁截面的滞回性能有很大影响。本文通过大量的数值计算-研究混凝土翼板厚度、混凝土翼板宽度、钢梁梁高、截面材料总强度比、钢材屈服极限、混凝土抗压强度等参数对组合粱截面弯矩一曲率滞回曲线影响，通过参数分析明确主要的影响因素，为进一步建立组合梁弯矩一曲率滞回模型奠定基础。二、典型的组合梁截面钢一混凝土组台粱广泛用于多高层钢框架结构中。钢框架建筑中多采用现浇混凝土楼板或压型钢板混凝土楼板，当钢梁上设置了足够数量的剪力连接件时，在混凝土楼板与钢粱之间能可靠地传递剪力，一定宽度的楼板与钢粱形成钢一混凝土组合梁参与受力。有时为有效地抵抗梁端负弯矩还需在混凝土

3、楼板内配置负弯矩钢筋。因此，典型的钢一混凝土组合粱截面如图1所示。图中显为混凝土翼板计算宽度，简称混凝土翼板宽度：丘、血分别为混凝土翼板厚度和钢梁粱高；An正分别为混凝土翼板计算宽度内纵向钢筋截喝图1典型的组合梁截面面面积及钢粱截面面积a混凝土抗压强度和钢粱屈服极限分别用允和‘表示·另外-定义钢一混凝土组合粱截面材料总强度比为混凝土翼板中的纵向钢筋与钢粱的强度之比。’，用公式表示为：式中l々20，：生盘lAi}，——截面材料总强度比；厶——混凝±翼板计算宽度内纵向钢筋抗控强度设计值；，二_—钥粱抗拉强度设计值。工业建筑2007增刊第七届全国现代结构

4、工程学术研讨会三。组合梁滞回性能参数分析本文通过数值计算方法得到钢一混凝土组合梁截面的弯矩一曲率滞回曲线，在滞回曲线中连接各次循环加载峰值点构成的曲线称为骨架曲线。数值计算方法的基本假定和计算过程详见文献(1)。下面研究截面几何参数丘、展和血，以及材料强度参数y、厶和‘对组合梁截面弯矩一曲率滞回曲线的骨架线，及滞回曲线的形状(加卸载路径)的影响。(一)混凝土翼板厚度(A)-的影响在截面其他条件不变的前提下，变化混凝土翼板的厚度，计算不同血情况下的截面滞回曲线。计算结果如图2和图3所示。图2翼板厚度对弯矩一曲率骨架线的影响=：：矗=嚣俪l腑川彪缈．，

5、m_m●∞■∞■事a-面图3翼板厚度对滞回曲线形状的影响，由图2可见，在其他条件相同时，随着翼板厚度的增加，正弯矩下的屈服弯矩和极限弯矩有较大程度增加，弹性抗弯刚度有一定增加；而混凝土翼板厚度对截面负弯矩区弹性抗弯刚度的影响很小，且翼板厚度的变化对负弯矩区抗弯承载力的影响明显小于对正弯矩区的影响。另外，从图2还可看出，组台粱截面的弹性刚度和抗弯承载力均较其相应的纯钢梁有显著提高。图3所示为最大和最小翼板厚度时，组合梁截面的滞回曲线。’从图中可看出，随着混凝土翼板厚度的增加，正弯矩区弯矩一曲率滞回曲线出现两个不同的强化段．这主要是随着混凝土翼板厚度的

6、增加，混凝土开裂后又重新受压的骨料咬合现象对滞回曲线的影响显著，使得正弯矩区的滞回曲线有了类似混凝土粱的某些特征，而负弯矩区仍保持钢粱类似的滞回特性。(二)混凝土翼板宽度(且)的影响保持截面其他条件不变，只改变混凝土翼板的宽度，计算不同虞情况下的截面滞回曲线。计算结果如图4和图5所示。j●∞；，a：器一Ⅷm—■m=篇盎：麓觥r师『f

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8、必《眇_q{●∞■●率0-神．图4翼板宽度对弯矩一曲率骨架线的影响图5翼板宽度对滞回曲线形状的影响工业建筑2007增刊172l㈣啪m枷枷．蛳哪枷栅j香器第七届全同现代结构丁程学术研讨会由图4可见，混凝土翼板宽度对组合

9、梁骨架曲线的影响与翼板厚度对骨架曲线的影响比较类似。其对负弯矩弹性刚度和抗弯承载力的影响更小。‘．图5所示为最大和最小翼板宽度下，组合梁截面弯矩一曲率滞回曲线。比较可见随着翼板宽度的增加，混凝土骨料咬合效应对组合梁正弯矩下的滞回曲线影响也随之增加。，(三)钢粱粱高(也)的影响。．保持截面其他条件不变，只改变钢梁粱高，计算不同血情况下的截面滞凹曲线。计算结果如图6和图7所示。／：声—————卅’篙篇篇5——————————／fh■口an．—一／mqmO∞。●奉ahl“．)图6钢梁梁高对弯矩一曲率骨架线的影响图7钢梁梁高对滞回曲线形状的影响，由图6可见

10、．钢粱粱高的变化对组合梁截面弹性阶段的抗弯刚度及屈服弯矩均影响较大。随着钢梁梁高的增加，截面正负弯矩下的弹性抗弯刚度及屈服