槽钢-砖砌体组合梁、柱承载能力试验与理论研究

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槽钢-砖砌体组合结构非常适合于砖混结构的大空间快捷拆墙改造,但对其受力性能的研究很少。本文结合大量工程实践,提出了一种新型的槽钢-砖砌体组合形式,并通过试验研究和理论计算相结合的方法,对该种形式下槽钢-砖砌体组合结构的承载性能进行了研究。通过三根槽钢-砖砌体组合梁的静载试验研究,阐述了梁的破坏过程与形态、承载力、荷载-挠度曲线、跨中和加载点截面的应变分布、短钢筋的应变发展。试验结果表明槽钢与砖砌体基于短钢筋和水泥浆组合后,两者能很好的协同工作。组合梁的破坏始于加载点砖砌体压碎后槽钢上翼缘的局部压曲失稳;跨中槽钢腹板的应变沿截面高度呈线性分布,符合平截面假定;组合梁的抗弯刚度较大,短钢筋能有效阻止和延缓槽钢腹板的压曲失稳。据建筑加固改造不同年限、功能的要求,结合实际加固改造工程特点,设计了四种组合形式下普通砖柱的试验方案,即钢丝网、钢筋笼、槽钢及CFRP-砖砌体组合柱。通过十根短柱的轴心受压试验,比较研究了以上四种不同材料及组合形式下砖柱的相关力学性能。试验表明:以上四种加固方式能有效提高轴心受压短柱的承载力,柱的延性也能得到显著改善。在理论分析部分。首先,基于组合梁的实际受力情况,从理论上逐步分析了组合梁在各个受力阶段的承载能力;其次,利用小挠度曲线方程,.推导出两个集中力作用下的挠度曲线方程,从挠度角度对组合梁的承载力、破坏特征进行了讨论;再次,结合组合梁的受力特点,利用力学平衡原理,推导出了槽钢-砖砌体组合梁的承载能力计算公式,从上下翼缘屈服两个方面验证探讨了组合梁的承载能力,并与试验值进行了对比;最后,基于不同材料外包加固柱的受力特点,选取不同的承载力计算公式和相关系数,从理论上对各种加固方式下组合柱的承载能力进行了验算及探讨。最后,对槽钢-砖砌体组合结构用于砖混结构的大空间快捷拆墙改造的前景进行了分析与展望。
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