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圆形截面柱组合框架中非对称钢梁截面框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度研究

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工程力学 2023年第8期40卷 59-67,256页

作者：彭炜杰陶慕轩清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

楼板有效翼缘宽度是组合框架梁梁端极限承载力验算的关键参数之一,已有的有效翼缘宽度计算公式存在荷载模式不匹配、等效准则不匹配、无法考虑钢梁截面的非对称性等不足。为此,该文重点讨论了侧向荷载作用下采用圆形截面柱的组合框架中... 详细信息

楼板有效翼缘宽度是组合框架梁梁端极限承载力验算的关键参数之一,已有的有效翼缘宽度计算公式存在荷载模式不匹配、等效准则不匹配、无法考虑钢梁截面的非对称性等不足。为此,该文重点讨论了侧向荷载作用下采用圆形截面柱的组合框架中非对称钢梁截面框架梁端的承载力极限状态有效翼缘宽度的计算方法。在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型,通过单变量分析筛选出对有效翼缘宽度有显著影响的关键变量。在合理的取值范围内对这些关键变量进行充分的排列组合,得到一系列的数值算例结果。对这些数值结果进行回归分析,基于前人得出的对称钢梁截面情况的计算公式,保留其基本框架而修改其中相关参数,得出侧向荷载作用下非对称钢梁截面组合框架梁有效翼缘宽度的计算方法。

关键词：钢-混凝土组合结构框架梁非对称钢梁截面极限抗弯承载力有效翼缘宽度

非对称钢梁截面组合框架梁端极限状态下有效翼缘宽度研究

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建筑结构学报 2023年第5期44卷 221-231页

作者：彭炜杰陶慕轩清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

针对工程中常用的上翼缘小而下翼缘大的非对称截面钢梁,为了得到对应的混凝土楼板的有效翼缘宽度,基于已有对于对称钢梁截面情况的研究与相应的公式,通过精细化有限元参数分析修正相关系数,在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值... 详细信息

针对工程中常用的上翼缘小而下翼缘大的非对称截面钢梁,为了得到对应的混凝土楼板的有效翼缘宽度,基于已有对于对称钢梁截面情况的研究与相应的公式,通过精细化有限元参数分析修正相关系数,在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型,识别出影响极限状态有效翼缘宽度的主要变量,包括钢主梁的上下翼缘宽度、钢横梁的上翼缘宽度。对数值算例结果进行回归分析,得出非对称钢梁截面组合框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度的计算方法。结果表明:建议公式计算的正弯矩和负弯矩下的有效翼缘宽度均满足工程精度要求,与已有研究和规范公式对比,研究中的建议公式计算得出的相对误差和离散性均最小。

关键词：钢-混凝土组合结构框架梁非对称钢梁截面有效翼缘宽度受弯承载力

高强钢筋砼空间节点抗震性能及有效翼缘宽度研究

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高强钢筋砼空间节点抗震性能及有效翼缘宽度研究

作者：赵赫楠东北电力大学

学位级别：硕士

我国所处的地理位置导致地震频发,由于高强钢筋高强混凝土框架结构能够兼顾良好的抗震性和经济性,在工程实践中的应用越来越广泛,但框架节点受力极其复杂,现阶段对空间节点的受力机理和抗震性能的研究还尚未形成体系,带现浇楼板的空间... 详细信息

我国所处的地理位置导致地震频发,由于高强钢筋高强混凝土框架结构能够兼顾良好的抗震性和经济性,在工程实践中的应用越来越广泛,但框架节点受力极其复杂,现阶段对空间节点的受力机理和抗震性能的研究还尚未形成体系,带现浇楼板的空间节点理论研究则更少。本文以课题组进行的高强钢筋高强混凝土框架空间中节点试验研究为基础,结合空间边节点试验研究,应用有限元分析软件ABAQUS分别建立分析模型,研究空间中节点和边节点在低周往复荷载作用下的受力特征和抗震性能,并探讨框架节点梁端承受负弯矩作用下的有效翼缘宽度取值问题,主要研究的内容和成果如下:(1)通过高强钢筋高强混凝土框架空间中节点试验,建立有限元分析模型,对比分析试验数据与模拟结果的相对误差,证明了模型的正确性与合理性。在此基础之上,对高强钢筋高强混凝土空间中节点进行变参数分析,研究核心区混凝土强度、楼板配筋率、现浇楼板厚度、主梁高度和剪压比对其抗震性能的影响,分析各试件的破坏形态、节点核心区混凝土的塑性变形、钢筋骨架的应力分布范围、滞回特性、位移延性、耗能性能和刚度退化等抗震性能指标,结果表明:提高节点核心区混凝土强度,增大现浇楼板厚度都会加剧空间中节点柱端形成塑性铰,对构件的延性影响较大;楼板配筋率对板筋的应力分布影响最为显著;增大主梁高度可提高构件的极限承载力,当主、次梁高度相差过大时,刚度退化的速度更快;剪压比在0.25以下的构件拥有更好的耗能性能,这对空间中节点的抗震设计提供了相关数据参考。(2)参考空间中节点有限元建模方法,建立高强钢筋高强混凝土空间边节点有限元分析模型,在验证模型正确性与合理性的基础上,以核心区混凝土强度、楼板配筋率、现浇楼板厚度、主梁高度和剪压比为研究因素,分析空间边节点构件的受力特征和相关抗震性能指标,结果表明:提高核心区混凝土强度,增大楼板配筋率和现浇楼板厚度可抑制核心区混凝土的剪切塑性变形,提高构件的极限承载力,但却降低了构件的延性,在相同加载位移下,构件的刚度退化速度也更快;当主、次梁高度相差过大时,构件会因刚度退化速度过快而导致核心区混凝土剪切塑性变形增大;与空间中节点相同,空间边节点的剪压比控制在中低水平可保证构件拥有良好的耗能性能。(3)基于有限元分析结果,对高强钢筋高强混凝土框架空间中节点和边节点进行理论分析,研究楼板配筋率、现浇楼板厚度和主梁高度对构件弯矩承载力的影响,建立各参数影响下节点梁端在负弯矩作用下的有效翼缘宽度建议取值公式,拟合所得公式的相关系数均在0.95以上,能够较好的反应楼板对梁端负弯矩的增强作用,为高强钢筋高强混凝土空间节点的工程设计提供参考。

关键词：高强钢筋高强混凝土空间节点有限元模拟抗震性能有效翼缘宽度

考虑板筋参与作用的RC框架有效翼缘宽度简化公式

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华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第11期42卷 99-105,120页

作者：王素裹福州大学土木工程学院福建福州350116

针对现有考虑板筋参与作用的钢筋混凝土框架有效翼缘宽度理论计算公式较复杂、不利于实际应用的问题,文中结合有效翼缘宽度的两个重要影响因素:轴压比和节点类型,设计了不同轴压比的钢筋混凝土空间框架,对各节点类型处的有效翼缘宽度分... 详细信息

针对现有考虑板筋参与作用的钢筋混凝土框架有效翼缘宽度理论计算公式较复杂、不利于实际应用的问题,文中结合有效翼缘宽度的两个重要影响因素:轴压比和节点类型,设计了不同轴压比的钢筋混凝土空间框架,对各节点类型处的有效翼缘宽度分布规律进行数值回归,得到方便应用于实际设计的有效翼缘宽度简化公式,并提出能更好地实现"大震不倒"设防目标的改进设计建议.文中还对所提出的简化公式和改进设计建议进行了算例验证.结果表明:回归得到的有效翼缘宽度简化公式使用简单、易操作,因而在实际设计中具有可行性;所提出的改进设计建议有利于更好地实现"大震不倒"的设防目标.

关键词：钢筋混凝土框架梁板筋有效翼缘宽度数值分析结构设计

钢-混凝土组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的研究

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工程力学 2010年第2期27卷 178-185页

作者：张彦玲李运生樊健生季文玉石家庄铁道学院土木工程分院石家庄050043 北京交通大学土建学院北京100044 清华大学土木工程系北京100084

根据等效跨度的概念,采用能量变分法,考虑翼板开裂及钢梁与混凝土板之间相对滑移的影响,推导了反向集中荷载作用下截面应力的解析解,计算了组合梁负弯矩区的有效翼缘宽度,将计算结果与试验结果进行了对比,并分析了组合梁负弯矩区混凝土... 详细信息

根据等效跨度的概念,采用能量变分法,考虑翼板开裂及钢梁与混凝土板之间相对滑移的影响,推导了反向集中荷载作用下截面应力的解析解,计算了组合梁负弯矩区的有效翼缘宽度,将计算结果与试验结果进行了对比,并分析了组合梁负弯矩区混凝土开裂对剪力滞效应和有效翼缘宽度的影响。分析表明:混凝土开裂使组合梁负弯矩区剪力滞系数较开裂前减小,有效翼缘宽度较开裂前增大,但开裂区域长度对开裂部位的剪力滞系数和有效翼缘宽度无影响,故有效翼缘宽度可在负弯矩区等效跨度范围内按完全开裂的等截面梁进行计算,但在连续组合梁中,等效跨度应充分考虑实际反弯点的位置,完全按规范取定值在某些工况下会引起较大误差。

关键词：钢-混凝土组合梁有效翼缘宽度能量变分原理负弯矩区开裂剪力滞

钢-混凝土组合框架梁变形计算的有效翼缘宽度

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土木工程学报 2012年第8期45卷 33-40页

作者：黄远聂建国易伟建湖南大学湖南长沙410082 清华大学北京100084

由于剪滞效应的存在,组合框架梁的混凝土翼板不能完全参与共同工作,按照完全组合的换算截面法计算组合梁的变形将得到不安全的计算结果。首先根据弹性理论推导传统的完全组合梁以及剪滞组合梁理论模型的基本方程,并采用有限元软件Msc.M... 详细信息

由于剪滞效应的存在,组合框架梁的混凝土翼板不能完全参与共同工作,按照完全组合的换算截面法计算组合梁的变形将得到不安全的计算结果。首先根据弹性理论推导传统的完全组合梁以及剪滞组合梁理论模型的基本方程,并采用有限元软件Msc.Marc对理论模型进行验证,理论结果与有限元计算结果吻合良好,说明理论模型的准确性及合理性。然后基于两个理论模型,提出一种物理意义更为明确的有效翼缘宽度系数的定义,直接用于组合梁的变形计算。研究楼板的宽跨比、楼板宽厚比、板梁高度比以及组合梁高宽比这4个无量纲参数对有效翼缘宽度系数的影响。研究发现,影响有效翼缘宽度系数的关键参数为楼板的宽跨比。在此基础上,提出有效翼缘宽度的计算公式,为组合梁的研究及设计人员提供参考。

关键词：钢-混凝土组合梁剪滞效应变形计算有效翼缘宽度

带翼缘剪力墙有效翼缘宽度的解析解与简化公式

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哈尔滨工程大学学报 2017年第3期38卷 404-411页

作者：王斌史庆轩何伟锋西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中色科技股份有限公司苏州分公司江苏苏州215000

为了研究高层建筑结构中带翼缘剪力墙有效翼缘宽度的取值,本文基于能量变分原理,推导了剪力墙翼缘截面正应力的解析表达式,并依据应力等效原则计算了弹性阶段有效翼缘宽度的解析解。采用有限元方法对一组T形截面剪力墙进行了参数化分析... 详细信息

为了研究高层建筑结构中带翼缘剪力墙有效翼缘宽度的取值,本文基于能量变分原理,推导了剪力墙翼缘截面正应力的解析表达式,并依据应力等效原则计算了弹性阶段有效翼缘宽度的解析解。采用有限元方法对一组T形截面剪力墙进行了参数化分析,描述了有效翼缘宽度随加载过程的变化规律。通过引入无量纲剪滞系数β定量描述了剪滞效应随不同设计参数的变化规律。根据有限元计算结果,拟合出了不同受力阶段剪滞系数的经验计算式,考虑边界条件的约束构造出了描述正应力分布的曲线函数,进而推导出不同受力阶段有效翼缘宽的简化计算公式。通过与有限元计算结果的比对验证了简化公式的准确性,为工程设计提供参考。

关键词：带翼缘剪力墙剪滞效应解析解能量变分原理有效翼缘宽度简化计算剪力墙

钢筋混凝土框架边节点现浇板受拉有效翼缘宽度研究

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建筑结构学报 2017年第8期38卷 65-73页

作者：邢国华周成吴涛刘伯权长安大学建筑工程学院陕西西安710061

现浇板参与受力会影响甚至改变钢筋混凝土框架节点的破坏模式,其对结构抗震性能的影响可通过计算有效翼缘宽度来反映。通过3个钢筋混凝土梁-柱-板边节点试件的低周反复荷载试验,对带现浇板的边节点破坏形态、滞回曲线以及现浇板纵向钢... 详细信息

现浇板参与受力会影响甚至改变钢筋混凝土框架节点的破坏模式,其对结构抗震性能的影响可通过计算有效翼缘宽度来反映。通过3个钢筋混凝土梁-柱-板边节点试件的低周反复荷载试验,对带现浇板的边节点破坏形态、滞回曲线以及现浇板纵向钢筋应变等进行了分析。研究结果表明:由于现浇板参与受力,增大了框架梁端弯矩,使得钢筋混凝土梁-柱-板边节点的下柱顶部发生破坏,未能实现"强柱弱梁"预期破坏机制;现浇板纵筋应变随层间侧移角增加而增大,在相同层间位移角下,板筋应变值随距梁侧距离的增大而减小。为进一步对钢筋混凝土梁-柱-板边节点的受力机理进行研究,以力学模型为基础建立了现浇板受拉有效翼缘宽度计算方法,根据建议公式对8组钢筋混凝土梁-柱-板边节点现浇板的有效翼缘宽度进行分析,计算结果与试验结果吻合较好,建议的计算方法有效解决了设计规范中经验公式计算结果离散性大的问题。

关键词：钢筋混凝土框架边节点现浇板拟静力试验有效翼缘宽度拉压杆模型

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带钢板暗支撑混凝土核心筒有效翼缘宽度分析

湖南大学学报（自然科学版） 2019年第3期46卷 50-58页

作者：胡张齐汪梦甫罗丹湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

利用有限元软件ABAQUS对带钢板暗支撑混凝土核心筒进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上分析了不同荷载步(位移角)、高宽比、连梁因素、角柱和暗柱型钢率以及暗支撑配钢率对剪力滞后效应的影响,得出了各工况下有效翼缘宽度(... 详细信息

利用有限元软件ABAQUS对带钢板暗支撑混凝土核心筒进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上分析了不同荷载步(位移角)、高宽比、连梁因素、角柱和暗柱型钢率以及暗支撑配钢率对剪力滞后效应的影响,得出了各工况下有效翼缘宽度(最不利情况).结果表明,有效翼缘宽度be在核心筒接近屈服时最小.剪力滞后效应随着高宽比的增加而减弱,be增加.连梁纵筋率及配板率对be的影响甚小,跨高比影响较大,be与之呈正相关.轴压比增大时,有效翼缘宽度增加.角柱型钢率、暗支撑配钢率及暗柱型钢率亦能影响有效翼缘宽度,前两者增加有助于be增加,后者效果较小.

关键词：核心筒钢板暗支撑剪力滞后数值模拟有效翼缘宽度