蜂窝圆孔型组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

钟炜辉; 段仕超; 谭政; 王丽敏; 孟宝; 郑玉辉; 王洪臣

doi:10.15961/j.jsuese.202200595

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (06) : 109 -119. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200595

蜂窝圆孔型组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

钟炜辉, 段仕超, 谭政, 王丽敏, 孟宝, 郑玉辉, 王洪臣

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摘要

为研究蜂窝梁对组合梁柱子结构抗倒塌性能的影响，分别制作了1/3缩尺的实腹式组合梁柱子结构（WUF）和蜂窝圆孔型组合梁柱子结构（WUFC）试件，并对两试件进行中柱失效工况下的静力加载倒塌试验。试验结果表明：试件WUFC破坏模式为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先发生断裂，随后，左右边柱节点处梁翼缘也发生断裂；而试件WUF的破坏模式仅表现为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先出现断裂，进而裂缝沿螺栓孔竖向发展并最终贯通被剪坏。两试件的变形形态与内力发展趋势相似，但试件WUFC具有更好的变形能力，二者抗力机制可划分为压拱效应阶段、梁机制阶段与悬链线机制阶段，在压拱效应阶段，由于开孔削弱了组合梁的抗弯刚度，试件WUFC的初始刚度较试件WUF下降了8.5%；在悬链线机制阶段，WUFC的悬链线机制得到了充分发展，WUFC的最大承载力和失效位移较WUF分别增大了42.7%和31.9%；梁腹板适当开孔有利于组合梁梁端节点转动与轴力的发展。通过ABAQUS对两个试件进行精细化建模，并与试验结果对比验证了有限元建模方法的正确性。通过对足尺模型的数值模拟研究了径高比、孔间距、孔边距等关键参数对试件WUFC抗倒塌性能的影响，数值分析结果表明：为保证试件WUFC具有良好的抗倒塌性能，径高比宜取50%～70%，孔间距宜取1.0～1.4倍的梁高，孔边距宜等于梁高。