蜂窝梁及其组合梁滞回性能研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文蜂窝梁及其组合梁滞回性能研究作者姓名：刘勐入学年份：2014年9月指导教师：贾连光教授学科领域：结构工程申请学位：工程硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2016年12月论文答辩日期：2017年3月学位授予日期：2017年3月答辩委员会主席：王连广答辩委员会组成：王连广张岩张壮南许峰金路论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要混凝土楼板与蜂窝梁形成的组合结构可兼具蜂窝梁和组合梁的优点，是目前工程中应用较为广泛的一种结构形式。目前国内外对蜂窝梁及其组合梁进行了较多的试验研究和理论

2、分析，但是这些研究基本集中在静力荷载作用下，对地震作用下蜂窝梁及其组合梁的力学性能研究较少，这在一定程度上限制了蜂窝梁构件的应用。蜂窝梁由于开孔造成腹板位置局部削弱，与普通型钢梁相比蜂窝梁具有新的破坏形式，孔间腹板局部屈曲就是其中常见的一种形式。腹板屈曲会导致构件变形急剧增长，使构件在达到其塑性极限承载能力前发生破坏，影响材料性能的充分发挥。在地震荷载作用下，蜂窝梁的受力情况更加复杂。为了研究地震荷载作用下蜂窝梁及其组合梁的滞回性能、局部稳定情况，以及局部屈曲对蜂窝梁及其组合梁滞回性能的影响规律，本文通过试验研究、理论分析以及有限元模拟相

3、结合的方法对蜂窝梁及蜂窝组合梁的滞回性能进行了分析研究。主要内容包括：对3根不同腹板高厚比的蜂窝梁试件进行拟静力试验研究，观察、比较蜂窝梁的破坏形态，研究蜂窝梁的破坏机理和滞回性能。研究结果表明腹板高厚比较大的蜂窝梁破坏方式为孔间腹板局部屈曲，屈曲会导致试件变形急剧增加，造成试件承载力下降而破坏，滞回性能会迅速变差。腹板高厚比越大，这一现象就越明显。以试验为基础，建立ABAQUS建模分析，验证有限元模型的合理性与正确性。然后通过有限元软件研究腹板高厚比变化和开孔率变化对蜂窝梁腹板局部稳定性、破坏形态和滞回性能的影响规律，分析包括延性性能、

4、吸能耗能性能、刚度退化、强度衰减和塑性变形的变化规律；分析考虑楼板组合效应的蜂窝组合梁在不同腹板高厚比和开孔率下的局部稳定性、破坏形态和滞回性能。研究结果表明，腹板高厚比较大的蜂窝梁和开孔率较小的蜂窝梁容易发生腹板局部屈曲破坏，通过比较不同参数下蜂窝梁的抗震性能指标，为保证蜂窝梁具备良好的滞回性能，建议蜂窝梁的腹板高厚比应控制在70以下，开孔率在60%左右为宜。考虑楼板组合效应的蜂窝组合梁的承载能力和刚度较相同参数下的蜂窝梁均有明显的提升，延性、耗能能力等也有不同程度的提升。混凝土楼板并不能有效的阻止低周往复荷载作用下蜂窝梁腹板局部屈曲现

5、象的出现，而且蜂窝梁的腹板高厚比限值和开孔率限值同样适用于蜂窝组合梁。本文给出了蜂窝梁和蜂窝组合梁的相关设计建议，为这类结构形式的推广应用奠定了良好的基础。关键词：蜂窝梁；楼板效应；滞回性能；局部屈曲；试验研究II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractThecompositestructureofconcreteslabandcellularbeamcancombinetheadvantagesofcellularbeamandcompositebeamatthesametime,whichisak

6、indofstructuralformwidelyusedinengineeringpractice.Atpresent,cellularbeamanditscompositebeamshavebeenmadeacomprehensiveexperimentalresearchandtheoreticalanalysisathomeandabroad.However,theseresearchesmainlyfocusonthestaticload,andthemechanicalpropertiesofcellularbeamandit

7、scompositebeamsunderdynamicloadingareless,Whichlimitstheapplicationofcellularbeamcomponents.Thecellularbeamisweakenedduetotheopeningoftheweb,andthecellularbeamhasanewfailuremodecomparedwiththeordinarysteelbeam.Thelocalbucklingofthewebisoneofthecommonforms.Bucklingwilllead

8、totherapidgrowthofthedeformationofthemember,andthefailureofthecomponentbeforereachingitsplasticu