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装配式钢结构具有施工速度快,产业化程度高,结构轻巧,抗震性能好,建设成本经济等优点。而装配式斜支撑节点钢框架更是在传统的装配式钢结构基础上加入斜支撑,增大了结构的抗侧刚度。桁架梁是装配式钢结构的重要组成部分,要求其具有较好的延性和适当的承载力,用以聚集、传递上部楼板传来的竖向荷载,后将荷载传递到框架柱上,并协同其他构件共同工作。应用于装配式斜支撑节点钢框架中的桁架梁,是一种新型的桁架梁形式,它的受力特点、破坏模式、承载能力、变形性能和整体稳定性能均亟需研究。 本文对8组共16个装配式桁架梁足尺模型进行了静力加载试验和有限元软件非线性静力分析,通过改变桁架梁的跨度、弦杆厚度、板布置情况,分析研究了各个桁架梁试件的荷载应变曲线、应力荷载曲线、荷载位移曲线、承载能力、延性性能。研究结果表明,装配式桁架梁具有良好的受力性能并具有一定的安全储备空间,在极限荷载作用下,跨中上下弦杆和边腹杆处等区域达到屈服应力限值,并且通过减小桁架梁的跨度,增大弦杆的厚度,合理的布置板带可以有效地提高装配式桁架梁的承载能力。 采用多参数的正交设计法和重点影响参数的单因素分析法对桁架梁的承载能力进行定量分析。分析结果表明,对极限承载力影响从大到小的顺序依次为:跨度和高度比、腹杆和弦杆厚度比、构件截面形式、高度和宽度比,并且各个参数均在某一特定范围内对极限承载力影响明显,试验和有限元分析结果为装配式桁架梁设计的标准化提供理论依据,并促进桁架梁设计的模块化发展。 借鉴经典的刚架弹性稳定理论,采用有限元软件和MATLAB编程求解相结合的方法,综合考虑上、下弦杆刚度及节点刚度共同对腹杆计算长度系数的影响,对桁架梁腹杆计算长度进行定量分析。分析结果表明腹杆刚度相对弦杆刚度、上弦杆-腹杆节点刚度和下弦杆-腹杆节点刚度越大,腹杆计算长度系数越大,并且根据计算长度系数方程,列出了计算长度系数表格,方便设计人员进行整体稳定分析。 采用有限元软件和MATLAB拟合相结合的方法,对桁架梁等效惯性矩进行定量分析,并得到受桁架梁节间数、高度、跨度及腹杆倾角等因素影响的等效惯性矩计算公式,进而将桁架梁等效为工字梁。桁架梁的等效有助于整体钢框架模型的简化,方便结构快速计算分析, 装配式斜支撑节点钢框架桁架梁具有广泛的工程应用前景及重要价值,本文的相关研究为工程设计和设计标准规范的制定提供了参考,对于装配式高层钢结构的发展和住宅产业化的推进有一定的意义。