外包U型鋼混凝土組合梁是采用薄鋼板直接冷彎或用薄壁鋼板焊接成U形截面,然后在U形截面內填充素混凝土作為T形梁的肋部,翼緣為現澆鋼筋混凝土板。這種構造形式的組合梁其承載能力和防火性能優于普通鋼筋混凝土梁和普通工字鋼梁,利用其U型鋼的外翻邊作為鋼筋桁架樓承板的支座,具有施工便捷、裝配化程度高等優點,受到工程界和學術界的普遍關注。
《外包U型鋼混凝土組合梁理論研究與設計應用》是著者課題組對外包U型鋼混凝土組合梁受力機理研究的新研究成果的階段性總結。系統地闡述了簡支外包U型鋼混凝土組合梁的受力機理,提出了其抗彎承載力、抗剪承載力和撓度的計算公式;研究了主次梁連接節點抗剪工作機理,提出了梁.梁鉸接的計算方法和構造做法;重點對外包U型鋼混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱連接節點的構造、破壞模態和動力性能進行了深入研究。在此基礎上,給出了設計建議,以供工程實踐中參考。
《外包U型鋼混凝土組合梁理論研究與設計應用》可供從事鋼結構或組合結構研究與應用的科研人員和工程技術人員參考,也可作為高等院校相關專業的教師和研究生的教學和學習參考書。
鋼-混凝土組合結構是在鋼結構和鋼筋混凝土結構的基礎上發展起來的一種結構形式。這種結構將鋼構件與混凝土或鋼筋混凝土構件組合在一起共同工作,具有承載力高、剛度大、穩定性好、施工便捷、綜合效益高等優點,己廣泛應用于多高層建筑、橋梁、地下和加固修復等各類工程實踐中。外包U型鋼-混凝土組合梁則是在鋼-混凝土組合梁的基礎上研制而成的一種新型組合結構構件,它是采用薄鋼板直接冷彎或用冷彎薄壁型鋼焊接成U形截面,然后在U形截面內填充素混凝土作為T形梁的肋部,翼緣為現澆鋼筋混凝土板。這種構造形式的組合梁其承載能力和防火性能優于普通鋼筋混凝土梁和普通工字鋼梁,利用其U型鋼的外翻邊作為鋼筋桁架樓承板的支座,又具有施工便捷、裝配化程度高等優點,因此受到工程界和學術界的普遍關注,許多研究工作也已相繼展開,但比較系統的研究還十分缺乏。
2009年年初,上海現代房地產實業有限公司董事長李鑫全先生找到我,希望我能夠進行外包U型鋼-混凝土組合梁的相關理論和試驗研究工作,至今已有近8年的時間,我和我的團隊完成了李先生的試驗研究工作,同時研究工作還得到了如下山東省相關科技計劃的支持。
2010年山東省科技計劃重點項目:外包冷彎薄壁U型鋼與混凝土組合梁的工作機理與應用研究(No.2010GZX20418);
2013年山東省自然科學基金項目:新型U型外包鋼混凝土組合梁柱節點破壞機理及抗震性能研究(No.ZR2013EEM003);
2014年山東省墻材革新與建筑節能科研開發項目:基于綠色建筑理念下的新型外包鋼混凝土組合結構體系的關鍵技術研究。
期間,指導了7位碩士研究生和1位博士研究生的學位論文,發表相關研究論文20余篇。這些學生的學位論文如下。
王曉曄(2010屆碩士):外包U型鋼-混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱節點靜動力性能的試驗研究與理論分析;
張婷(2011屆碩士):簡支外包U型鋼與混凝土組合梁承載力理論分析與試驗研究;
趙倩倩(2011屆碩士):外包U型鋼與混凝土組合梁主次梁節點抗剪機理分析與試驗研究;
張元植(2011屆碩士):外包U型鋼-混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱節點力學性能分析;
韓雪野(2014屆碩士):基于梁端塑性鉸破壞的外包U型鋼混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱組合節點力學性能理論分析;
楊強勝(2014屆碩士):基于節點域剪切破壞的外包U型鋼混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱組合節點承載能力的理論分析;
孔文清(2015屆碩士):外包U型鋼混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱連接節點破壞模態研究;
林彥(2016屆博士):方鋼管混凝土柱-外包U型鋼混凝土組合梁連接節點抗震性能研究。
本專著就是在以上研究的基礎上總結而成的。在此特別感謝我的研究生付出的辛勤勞動和所做的卓有成效的研究工作,他們每個人的研究工作都使對該問題的認識向前推進了一步。特別是林彥博士的研究,對外包U型鋼混凝土組合梁與方鋼管混凝土柱連接節點的構造、破壞模態和其動力性能的研究更加深入。
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周學軍,二級崗教授,工學博士,博士生導師,山東建筑大學工程結構防災減災及防護學科首席崗教授,山東省結構工程省級重點學科首席專家。是享受國務院政府特殊津貼專家、國家新世紀百千萬人才工程國家人選、山東省有突出貢獻的中青年專家。已發表學術論文120余篇;出版著作10部;作為主要完成人獲省部級科技進步一等獎1項,二等獎3項,三等獎1項;獲山東省優秀教學成果二等獎1項,山東高校優秀科研成果獎4項;主持或參編地方、行業和國家標準10余項;設計和審查過多項大中跨度的空間鋼結構和輕型鋼結構,并榮獲濟南市“支持全運會重點工程建設特別貢獻獎”。
兼任國家高等學校土本工程學科專業指導委員會委員、中國鋼結構協會理事和專家委員專家、中國建筑金屬結構協會常務理事及鋼結構專家委員會專家、山東省高等學校土木建筑類專業教學指導委員會主任委員、山東省鋼結構協會理事長、山東省超限建筑工程抗震設防專項審查委員會委員、山東省綠色建筑鋼結構工程技術研究中心主任、國家土木工程實驗教學示范中心主任等多項社會職務;《建筑鋼結構進展》和《空間結構》等學術雜志編委。
周學軍,二級崗教授,工學博士,博士生導師,山東建筑大學工程結構防災減災及防護學科首席崗教授,山東省結構工程省級重點學科首席專家。是享受國務院政府特殊津貼專家、國家新世紀百千萬人才工程國家人選、山東省有突出貢獻的中青年專家。已發表學術論文120余篇;出版著作10部;作為主要完成人獲省部級科技進步一等獎1項,二等獎3項,三等獎1項;獲山東省優秀教學成果二等獎1項,山東高校優秀科研成果獎4項;主持或參編地方、行業和國家標準10余項;設計和審查過多項大中跨度的空間鋼結構和輕型鋼結構,并榮獲濟南市“支持全運會重點工程建設特別貢獻獎”。
兼任國家高等學校土本工程學科專業指導委員會委員、中國鋼結構協會理事和專家委員專家、中國建筑金屬結構協會常務理事及鋼結構專家委員會專家、山東省高等學校土木建筑類專業教學指導委員會主任委員、山東省鋼結構協會理事長、山東省超限建筑工程抗震設防專項審查委員會委員、山東省綠色建筑鋼結構工程技術研究中心主任、國家土木工程實驗教學示范中心主任等多項社會職務;《建筑鋼結構進展》和《空間結構》等學術雜志編委。