工字型钢混凝土拉弯构件正截面承载力计算分析

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拉弯构件是工程中常见的一种受力构件。虽然钢筋混凝土拉弯构件的研究已经相当成熟,但是针对型钢混凝土拉弯构件的研究却是相当少的。随着高层超高层建筑形式的复杂化,其结构形式也越来越复杂,在实际工程中已经不可避免地出现了处于拉弯状态的型钢混凝土构件。关于这类构件的正截面承载力计算,目前我国只有《组合结构设计规范(报批稿)》(JGJ138-2012)中给出了具体的计算公式。但由于该公式缺乏试验基础,且按该公式的计算结果与已有试验结果误差较大,因此,提出一个与试验结果更吻合的型钢混凝土正截面偏拉承载力计算公式是非常必要的。本文以“新华之星”项目的4个梁板构件的拉弯试验为基础,采用Open SEES程序对型钢混凝土拉弯构件进行了非线性有限元分析。分析结果表明,模拟值和试验值的吻合程度较高。因此,采用Open SEES分析型钢混凝土拉弯构件正截面承载力具有一定的可靠性。为了进一步验证Open SEES分析正截面问题的可靠性,本文还选用了部分型钢混凝土纯弯构件和型钢混凝土压弯构件进行试验模拟对比,均得到了较好结果。在试验模拟值吻合较好的基础上,采用配置工字型钢的截面,对影响型钢混凝土拉弯构件正截面承载力的主要因素进行参数分析。分析结果表明:型钢混凝土拉弯构件正截面承载力随着型钢翼缘面积、型钢强度、型钢腹板厚度、型钢腹板高度、钢筋面积、钢筋强度、混凝土强度、截面高度、截面宽度的增大而增大,随着轴拉比(轴拉力与轴心受拉承载力之间的比值)的增大而减小。在完成参数分析后,对比《组合结构设计规范(报批稿)》(JGJ138-2012)中公式计算值和软件模拟值之间的差距,确定公式需要改进。采用非线性回归分析方法,提出了在公式中考虑翼缘相对高度和翼缘相对面积的修正系数。经修正后公式的计算结果表明,计算结果偏安全,相对于原公式,准确程度更高,可以为设计和研究提供参考。
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