外包钢-混凝土组合梁节点抗剪承载力研究

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1、第36卷第29期山西建筑V0I．36NO．29·40·2010年10月SHANXIARCHITEC兀瓜IOct．2010文章编号：1009．6825{2010)29—0040—03外包钢一混凝土组合梁节点抗剪承载力研究*赵静宗荣摘要：分析了U形外包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点中钢管与混凝土在轴力、弯矩和剪力作用下的应力，提出新型外包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接下节点的抗剪承载力计算公式，为这种新型结构形式的推广应用奠定了基础。关键词：梁柱节点，应力，抗剪承载力中图分类号：TU398文献标识码：Au形外包钢一混凝土组合梁是一种基于普通钢一混凝土组

2、其中，E为钢管材料的弹性模量；Ec为混凝土的弹性模量；合梁研究基础上的新型组合梁。其截面形式为钢板焊成的u形。A为钢管横截面面积；A为混凝土横截面面积；a=E倔，其他与普通钢一混凝土组合梁相比，u形外包钢一混凝土组合梁如图1所示。具有结构受力合理，施工工序优化，防火性能提高，承载力高、刚2)由弯矩产生的应力。度大、经济性好等优点1。j，是一种值得推广的新型组合梁。但在：。cos0(4)实际应用中，梁与柱必须连接成节点形成结构骨架才能共同工作，目前对这种新型组合梁与柱的连接节点的研究较少，限制了其中，E为钢管混凝土组合截面的弹性模量；为钢管混凝这种新型组合梁

3、的推广应用。土组合截面刚度；Y为计算点处至中性轴的距离，如图1b)所示。本文通过分析U形外包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱L为组合截面抗弯刚度，圆钢管混凝土的Ek的取值可暂采节点的抗剪承载力影响因素，提出抗剪承载力计算建议公式，为用规程DBJ13—51—2003提供的公式进行计算l4j：这种新型组合梁的推广应用提供依据。Ek=EsI+aoEI(5)1钢管对节点区抗剪承载力影响及计算3)由剪力产生的应力。本文假定外包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的抗由剪应力互等定理，建立平衡方程，得到：dMEy8剪能力由节点区钢管与混凝土共同承担。sin0=2sin0,

4、rr~-可2V,E,r2(6)1．1钢管在单项荷载作用下的应力计算Z"s=Z'max’sin0(7)组合梁与钢管混凝土柱节点区钢管所受外力如图1所示。其中，为钢管壁厚；r为钢管混凝土柱截面的平均半径，在节点在水平荷载作用下，钢管受到轴力、弯矩及剪力的共同作用。本文中r为截面圆心至钢管壁厚度中点的距离。假定：钢管与混凝土之间变形协调；在弯矩作用下钢管混凝土截面符合平截面假定；由于钢管壁厚艿远小于截面半径，假定剪应1．2形状改变能密度理论下钢管的抗剪承载力力沿壁厚无变化；不考虑混凝土对钢管径向的压力。由形状改变能密度理论可知：‘{1[(1—0"2)+(口2—0

5、"3)+(3一口1)]}≤，v(8)其中，为钢管材料的屈服强度，由前述钢管在轴力、弯矩、剪力作用下的假定及应力分析可知，钢管壁上的微元体可按平面应力状态分析，则式(8)可改写为：．{1[(1—0"2)+}+；]}≤(9)≤纽(10)￡c1＼，图1节点区钢管所受外力其中，为钢管的环向应力。试验证明L5j，在钢管混凝土柱1)由轴力产生的应力。中当钢管的纵向压应力接近钢材的比例极限时，≈。随后，钢管混凝土柱在轴力N作用下，钢管与混凝土之间变形协随着轴心压力的增加，钢管和混凝土的应力都增加，而>，钢调，则：管的横向变形小于混凝土的横向变形，这时混凝土的横向变形受到

6、钢管的约束，在钢管中产生了环向应力。若钢管应变始终小。：=，。=硼_cL，)于屈服应变，则0-x=0，则式(1O)可改写为：N=+≤譬(2)一√址⋯)将式(3)，式‘4)，式(7)代人式(11)得：=(3)收稿日期：2010．06．22*：江苏省博士后基金项目(项目编号：0701008B)作者简介：赵静(1973．)，女，硕士，讲师，淮阴工学院，江苏淮安223001宗荣(1978一)，女，硕士，讲师，淮阴工学院，江苏淮安223001磊磊209月赵静等：外包钢一混凝土组合梁节点抗剪承载力研究·41·≤．2K(12)·r5A，分别为钢管和混凝土的横截面面积。号

7、处应力最大，令式(12)中号，则钢管所能承担的剪3外包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的抗剪力为：承载力的建议公式由前可知，将钢管和混凝土两项的受剪承载力叠加，可得外(13)包钢一混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的受剪极限承载力公式：2混凝土对节点区抗剪承载力影响及计算钢筋混凝土节点试验研究表明l7J，对中柱节点，其斜压杆的宽度较边柱节点大，承载力也大，顶层边节点的斜压杆宽度最窄。：+√6志就受力特征而言，主要和节点所受轴压力有关。在钢筋混凝土梁柱节点中，混凝土斜压杆和轴压力影响的受剪能力表达为[mj：r0．1(1+1-4)(14)jc‘c厅=1．1,

8、Jh~j+0．05(15)C其中，为混凝土轴心抗压强度设计值；为混