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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，然而由于我國工業(yè)廠房應(yīng)用鋼管混凝土構(gòu)件時間不長，且相關(guān)研究不夠深入，從結(jié)構(gòu)設(shè)計到施工仍存在一些不足。從實際使用過程中出現(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)混凝土澆注密實度不足，以及后期結(jié)構(gòu)維護不當(dāng)。
國內(nèi)部分學(xué)者對鋼管混凝土肩梁進行了一定研究。于安林、童根樹教授對鋼管混凝土雙肢柱單腹板肩梁節(jié)點進行了承載力試驗研究和理論分析，提出了一種考慮翼緣部分有效的實用設(shè)計公式。通過對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%，但人字形綴桿會對肩梁腹板產(chǎn)生較大反力，導(dǎo)致腹板過早發(fā)生屈曲。金天德、饒芝英對鋼管混凝土柱肩梁進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。沈祖炎和鄭沂對鋼管混凝土柱肩梁極限承載力和整體剛度計算進行了研究，提出了一種肩梁轉(zhuǎn)動剛度的簡化計算方法。本文在1:3模型試驗的基礎(chǔ)上，對改進型鋼管混凝土柱單腹板肩梁進行了有限元參數(shù)分析，探討了肩梁高厚比與高跨比對構(gòu)件承載能力的影響，并給出了設(shè)計公式。為這種改進型肩梁在工程中應(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形式，并進行相關(guān)試驗，對改進型肩梁的承載能力、受力性能及破壞形式進行研究，研究結(jié)果對肩梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及維修管理工作具有積極的意義。本文在此基礎(chǔ)上，進行有限元參數(shù)分析，并根據(jù)分析結(jié)果，提出了設(shè)計建議。
試驗試件根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB-50011-2001)[9]進行設(shè)計。設(shè)計了2個鋼管混凝土中柱肩梁試件(ZJ-1、ZJ-2)，2個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，試驗加載方案及制度見文獻。
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