钢板 - 砖砌体组合梁弯剪扭复合受力性能的多维度试验剖析.docxVIP

钢板-砖砌体组合梁弯剪扭复合受力性能的多维度试验剖析

一、引言

1.1研究背景与意义

在我国早期的建筑领域，砌体房屋凭借取材便捷、造价经济等显著优势得以广泛推广应用。然而，这类房屋多采用砖墙承重结构体系，空间布局相对固定，使用灵活性欠佳。随着社会经济的持续进步以及城镇化建设、改造工作的深入推进，许多既有砌体（或砖混）房屋的使用功能发生了显著变化。例如，临街住宅常需改造成店面、超市，以满足商业发展需求；老旧办公楼可能要重新规划布局，以适应现代化办公模式。

为契合这些新功能要求，往往需要拆除部分甚至大部分承重墙，进而改变原有的结构荷载传递路径。为保障大空间改造后结构的安全性与可靠性，设置有效的托换结构至关重要。钢板-砖砌体组合结构托换技术应运而生，它作为一种新型的大空间加固改造技术，主要由钢板、砖砌体、对拉螺栓与灌注型结构胶构成。与传统改造方法相比，该技术具有诸多优势，不仅能充分利用原有砌体墙，减少材料浪费，而且施工过程简便可靠，能有效缩短工期；基本不增加原结构尺寸，最大限度保留原建筑使用面积，同时在外观上也更为美观，不会对建筑整体形象造成负面影响。

在实际工程中，边梁作为关键受力构件，会承受上部墙体传来的线荷载、次梁传来的扭矩以及集中荷载等复杂作用，使得组合梁处于弯剪扭复合受力状态。深入研究钢板-砖砌体组合梁在这种复合受力状态下的性能，包括破坏形态、极限承载力、扭矩-扭率曲线以及钢板应变等，对于准确评估其承载能力和变形性能具有重要意义。这不仅能为工程设计提供科学、可靠的理论依据，确保结构在各种工况下的安全稳定，还能进一步拓展该技术的应用范围，推动其在建筑领域的广泛应用，为既有砌体房屋的改造加固提供更为有效的解决方案。

1.2国内外研究现状

国外在组合结构研究领域起步较早，对钢与混凝土组合结构的研究较为深入，在理论分析和工程应用方面都取得了丰硕成果。然而，针对钢板-砖砌体组合梁弯剪扭复合受力性能的研究相对较少。部分学者对钢与砌体组合结构的基本力学性能进行了探讨，为后续研究奠定了一定基础，但对于弯剪扭复合作用下的复杂受力情况，尚未形成系统、完善的理论体系和设计方法。

国内一些高校和科研机构对钢板-砖砌体组合结构开展了系列研究。如东南大学的研究团队通过试验研究了钢板-砖砌体组合梁的受弯、受剪性能，分析了破坏过程、形态以及相关影响因素，为组合梁的性能研究提供了宝贵经验。但针对弯剪扭复合受力性能的研究仍处于探索阶段，虽有一些试验研究，考虑的影响因素还不够全面，对破坏机理的认识有待进一步深化，理论分析模型也不够成熟，尚未能完全满足实际工程设计的需求。

综合来看，已有研究在钢板-砖砌体组合梁弯剪扭复合受力性能方面存在不足，缺乏全面、系统的研究，尤其是对复杂受力状态下各因素的交互作用以及破坏机理的深入分析。因此，开展深入的试验研究和理论分析，明确组合梁在弯剪扭复合作用下的力学性能和破坏规律，具有重要的理论和实际意义，这也是本文研究的切入点。

1.3研究内容与方法

本文主要通过试验研究钢板-砖砌体组合梁的弯剪扭复合受力性能，具体内容包括：观察组合梁在弯剪扭复合作用下的破坏形态，分析破坏过程和特征，探究破坏机理；测定组合梁的极限承载力，研究不同因素对极限承载力的影响规律；获取扭矩-扭率曲线，分析组合梁在扭矩作用下的变形性能；测量钢板的应变分布，了解钢板在复合受力状态下的受力情况。

在试验设计方面，参考实际工程，制作多根钢板-砖砌体组合梁试件，考虑外包钢板厚度、螺栓间距、设置钢盖板等因素，设计不同的试验工况，以全面研究各因素对组合梁性能的影响。试验实施过程中，采用合适的加载设备和测量仪器，按照规范的试验流程进行加载和数据采集，确保试验数据的准确性和可靠性。在数据分析阶段，运用统计学方法和力学原理，对试验数据进行整理、分析和归纳，总结组合梁在弯剪扭复合受力状态下的性能特点和变化规律，为理论分析和工程应用提供依据。

二、试验设计与准备

2.1试件设计与制作

2.1.1试件参数确定

本试验共设计制作6根钢板-砖砌体组合梁试件，试件的主要参数包括外包钢板厚度、螺栓间距以及是否设置钢盖板，具体参数取值依据实际工程经验及相关研究成果确定，参数变化范围旨在全面探究各因素对组合梁弯剪扭复合受力性能的影响。试件长度统一设定为2500mm，截面尺寸为240mm×370mm，试件的详细参数如表1所示。

试件编号

钢板厚度t(mm)

螺栓间距s(mm)

是否设置钢盖板

SL-1

3

150

否

SL-2

5

150

否

SL-3

3

200

否

SL-4

5

200

否

SL-5

3

150

是

SL-6

5

150

是

通过改变钢板厚度，设置3mm和5mm两个