冷弯薄壁型钢组合楼盖的承载力性能研究

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冷弯薄壁型钢组合楼盖是由冷弯薄壁型钢楼盖梁与定向刨花板通过自攻螺钉连接而成的一种轻型组合楼盖。本文采用试验和非线性有限元分析两种方法,对冷弯薄壁型钢组合楼盖的承载力性能进行了研究,并提出了建议设计方法。对不同螺钉间距的两块足尺组合楼盖试件进行了承载力试验研究,详细介绍了试验装置、试验方法、试件的破坏过程以及对试验数据的分析处理等。依据试验,首次提出了冷弯薄壁型钢组合楼盖的工作机理及破坏模式。试验结果表明:减小螺钉间距可以提高组合楼盖的承载力。采用有限元方法对竖向荷载作用下的组合楼盖试件进行模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性问题。采用塑性壳单元模拟组合楼盖各构件,楼盖梁和边梁之间采用铰接方式连接,楼面板与楼盖梁自攻螺钉的连接采用梁单元进行模拟,方程组求解方法由ANSYS程序自动选择。对比有限元分析与试验结果,误差在3.95%~7.02%之间,二者吻合较好,验证了本文有限元方法的正确性。在此基础上,对螺钉间距、楼面板厚度、楼盖梁截面厚度、楼盖梁间距以及钢材强度等影响因素进行了参数分析,结果表明:减小螺钉间距和楼盖梁间距、增大楼面板和楼盖梁截面厚度以及提高钢材的强度均可以提高组合楼盖的承载力。最后,在试验、非线性有限元分析的基础上,提出了冷弯薄壁型钢组合楼盖承载力的设计准则和简化设计方法。简化方法的计算结果与有限元分析结果吻合较好,证明了本文简化方法的可行性。
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