外包U型钢混凝土组合梁是采用薄钢板直接冷弯或用薄壁钢板焊接成U形截面,然后在U形截面内填充素混凝土作为T形梁的肋部,翼缘为现浇钢筋混凝土板。这种构造形式的组合梁其承载能力和防火性能优于普通钢筋混凝土梁和普通工字钢梁,利用其U型钢的外翻边作为钢筋桁架楼承板的支座,具有施工便捷、装配化程度高等优点,受到工程界和学术界的普遍关注。
《外包U型钢混凝土组合梁理论研究与设计应用》是著者课题组对外包U型钢混凝土组合梁受力机理研究的新研究成果的阶段性总结。系统地阐述了简支外包U型钢混凝土组合梁的受力机理,提出了其抗弯承载力、抗剪承载力和挠度的计算公式;研究了主次梁连接节点抗剪工作机理,提出了梁.梁铰接的计算方法和构造做法;重点对外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的构造、破坏模态和动力性能进行了深入研究。在此基础上,给出了设计建议,以供工程实践中参考。
《外包U型钢混凝土组合梁理论研究与设计应用》可供从事钢结构或组合结构研究与应用的科研人员和工程技术人员参考,也可作为高等院校相关专业的教师和研究生的教学和学习参考书。
钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构的基础上发展起来的一种结构形式。这种结构将钢构件与混凝土或钢筋混凝土构件组合在一起共同工作,具有承载力高、刚度大、稳定性好、施工便捷、综合效益高等优点,己广泛应用于多高层建筑、桥梁、地下和加固修复等各类工程实践中。外包U型钢-混凝土组合梁则是在钢-混凝土组合梁的基础上研制而成的一种新型组合结构构件,它是采用薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接成U形截面,然后在U形截面内填充素混凝土作为T形梁的肋部,翼缘为现浇钢筋混凝土板。这种构造形式的组合梁其承载能力和防火性能优于普通钢筋混凝土梁和普通工字钢梁,利用其U型钢的外翻边作为钢筋桁架楼承板的支座,又具有施工便捷、装配化程度高等优点,因此受到工程界和学术界的普遍关注,许多研究工作也已相继展开,但比较系统的研究还十分缺乏。
2009年年初,上海现代房地产实业有限公司董事长李鑫全先生找到我,希望我能够进行外包U型钢-混凝土组合梁的相关理论和试验研究工作,至今已有近8年的时间,我和我的团队完成了李先生的试验研究工作,同时研究工作还得到了如下山东省相关科技计划的支持。
2010年山东省科技计划重点项目:外包冷弯薄壁U型钢与混凝土组合梁的工作机理与应用研究(No.2010GZX20418);
2013年山东省自然科学基金项目:新型U型外包钢混凝土组合梁柱节点破坏机理及抗震性能研究(No.ZR2013EEM003);
2014年山东省墙材革新与建筑节能科研开发项目:基于绿色建筑理念下的新型外包钢混凝土组合结构体系的关键技术研究。
期间,指导了7位硕士研究生和1位博士研究生的学位论文,发表相关研究论文20余篇。这些学生的学位论文如下。
王晓晔(2010届硕士):外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱节点静动力性能的试验研究与理论分析;
张婷(2011届硕士):简支外包U型钢与混凝土组合梁承载力理论分析与试验研究;
赵倩倩(2011届硕士):外包U型钢与混凝土组合梁主次梁节点抗剪机理分析与试验研究;
张元植(2011届硕士):外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱节点力学性能分析;
韩雪野(2014届硕士):基于梁端塑性铰破坏的外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点力学性能理论分析;
杨强胜(2014届硕士):基于节点域剪切破坏的外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点承载能力的理论分析;
孔文清(2015届硕士):外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点破坏模态研究;
林彦(2016届博士):方钢管混凝土柱-外包U型钢混凝土组合梁连接节点抗震性能研究。
本专著就是在以上研究的基础上总结而成的。在此特别感谢我的研究生付出的辛勤劳动和所做的卓有成效的研究工作,他们每个人的研究工作都使对该问题的认识向前推进了一步。特别是林彦博士的研究,对外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的构造、破坏模态和其动力性能的研究更加深入。
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周学军,二级岗教授,工学博士,博士生导师,山东建筑大学工程结构防灾减灾及防护学科首席岗教授,山东省结构工程省级重点学科首席专家。是享受国务院政府特殊津贴专家、国家新世纪百千万人才工程国家人选、山东省有突出贡献的中青年专家。已发表学术论文120余篇;出版著作10部;作为主要完成人获省部级科技进步一等奖1项,二等奖3项,三等奖1项;获山东省优秀教学成果二等奖1项,山东高校优秀科研成果奖4项;主持或参编地方、行业和国家标准10余项;设计和审查过多项大中跨度的空间钢结构和轻型钢结构,并荣获济南市“支持全运会重点工程建设特别贡献奖”。
兼任国家高等学校土本工程学科专业指导委员会委员、中国钢结构协会理事和专家委员专家、中国建筑金属结构协会常务理事及钢结构专家委员会专家、山东省高等学校土木建筑类专业教学指导委员会主任委员、山东省钢结构协会理事长、山东省超限建筑工程抗震设防专项审查委员会委员、山东省绿色建筑钢结构工程技术研究中心主任、国家土木工程实验教学示范中心主任等多项社会职务;《建筑钢结构进展》和《空间结构》等学术杂志编委。
周学军,二级岗教授,工学博士,博士生导师,山东建筑大学工程结构防灾减灾及防护学科首席岗教授,山东省结构工程省级重点学科首席专家。是享受国务院政府特殊津贴专家、国家新世纪百千万人才工程国家人选、山东省有突出贡献的中青年专家。已发表学术论文120余篇;出版著作10部;作为主要完成人获省部级科技进步一等奖1项,二等奖3项,三等奖1项;获山东省优秀教学成果二等奖1项,山东高校优秀科研成果奖4项;主持或参编地方、行业和国家标准10余项;设计和审查过多项大中跨度的空间钢结构和轻型钢结构,并荣获济南市“支持全运会重点工程建设特别贡献奖”。
兼任国家高等学校土本工程学科专业指导委员会委员、中国钢结构协会理事和专家委员专家、中国建筑金属结构协会常务理事及钢结构专家委员会专家、山东省高等学校土木建筑类专业教学指导委员会主任委员、山东省钢结构协会理事长、山东省超限建筑工程抗震设防专项审查委员会委员、山东省绿色建筑钢结构工程技术研究中心主任、国家土木工程实验教学示范中心主任等多项社会职务;《建筑钢结构进展》和《空间结构》等学术杂志编委。