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鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能有效利用鋼材與混凝土材料的力學(xué)特性，承載力高且經(jīng)濟(jì)性好，被廣泛應(yīng)用于房屋建筑工程結(jié)構(gòu)中。工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)也大量采用鋼管混凝土斜腹桿雙肢柱形式作為豎向承重構(gòu)件，然而由于我國(guó)工業(yè)廠房應(yīng)用鋼管混凝土構(gòu)件時(shí)間不長(zhǎng)，且相關(guān)研究不夠深入，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到施工仍存在一些不足。從實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的問題來看，主要為肩梁等構(gòu)造連接性能難以保證，鋼管內(nèi)混凝土澆注密實(shí)度不足，以及后期結(jié)構(gòu)維護(hù)不當(dāng)。
國(guó)內(nèi)部分學(xué)者對(duì)鋼管混凝土肩梁進(jìn)行了一定研究。于安林、童根樹教授對(duì)鋼管混凝土雙肢柱單腹板肩梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了承載力試驗(yàn)研究和理論分析，提出了一種考慮翼緣部分有效的實(shí)用設(shè)計(jì)公式。通過對(duì)鋼管混凝土四肢柱人字形綴桿以及單斜綴桿雙腹板肩梁承載力的研究發(fā)現(xiàn)，人字形綴桿結(jié)構(gòu)與單斜綴桿相比承載力大約提高20%，但人字形綴桿會(huì)對(duì)肩梁腹板產(chǎn)生較大反力，導(dǎo)致腹板過早發(fā)生屈曲。金天德、饒芝英對(duì)鋼管混凝土柱肩梁進(jìn)行了只考慮彈性階段的有限元分析，得出腹板與鋼管采用嵌入形式可有效提高鋼管承載力的結(jié)論。沈祖炎和鄭沂對(duì)鋼管混凝土柱肩梁極限承載力和整體剛度計(jì)算進(jìn)行了研究，提出了一種肩梁轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。本文在1:3模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)改進(jìn)型鋼管混凝土柱單腹板肩梁進(jìn)行了有限元參數(shù)分析，探討了肩梁高厚比與高跨比對(duì)構(gòu)件承載能力的影響，并給出了設(shè)計(jì)公式。為這種改進(jìn)型肩梁在工程中應(yīng)用打下了一定的基礎(chǔ)。
寶鋼在其冶金廠房中使用雙肢單腹板肩梁結(jié)構(gòu)，在使用過程中出現(xiàn)一定程度的破損情況，具體破壞形式見圖1、表1和表2。針對(duì)上述情況，西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)安全研究所提出了一種單腹板肩梁的改進(jìn)形式，并進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，對(duì)改進(jìn)型肩梁的承載能力、受力性能及破壞形式進(jìn)行研究，研究結(jié)果對(duì)肩梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及維修管理工作具有積極的意義。本文在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行有限元參數(shù)分析，并根據(jù)分析結(jié)果，提出了設(shè)計(jì)建議。
試驗(yàn)試件根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB-50011-2001)[9]進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了2個(gè)鋼管混凝土中柱肩梁試件(ZJ-1、ZJ-2)，2個(gè)鋼管混凝土邊柱肩梁試件(BJ-1，BJ-2)，試件采用1:3縮尺模型。模型具體形式、尺寸，試驗(yàn)加載方案及制度見文獻(xiàn)。
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