冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖的受力性能与设计理论研究

项目拟采用试验和理论分析方法对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖的承载力、刚度和振动性能进行研究，内容主要包括：通过冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的受弯性能试验、组合楼盖的平面外和平面内静载试验以及组合楼盖的动载试验测试冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖的受力性能和破坏机理；对自攻螺钉连接节点进行试验，测试其破坏模式、承载力和变形性能；建立非线性有限元分析模型进行试验验证模拟和大量变参数分析；采用板壳理论以及简化的T形截面组合梁模型对组合楼盖进行分析。综合试验和理论分析结果，提出冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的设计公式；组合楼盖的平面内和平面外刚度设计公式；组合楼盖的振动舒适度标准和相应的设计公式；组合楼盖的构造要求以及防止组合楼盖振动的构造措施，为编制国家或行业设计标准提供可靠依据，这必将推动冷弯薄壁型钢结构住宅在中国的发展应用。

冷弯薄壁型钢结构多层住宅已经在国外得到广泛应用，但在国内还处于初级发展阶段。本项目在国家自然科学基金的资助下，采用足尺模型试验和理论分析方法对其主要受力构件—冷弯薄壁型钢组合楼盖的受力性能进行了研究。冷弯薄壁型钢组合楼盖试件根据楼面板材料分为定向刨花板、压型钢板上浇筑细石混凝土和压型钢板上浇筑石膏基自流平砂浆三种；按照试验研究内容分为：冷弯薄壁型钢组合楼盖的受弯性能、振动性能和平面内受力性能研究；冷弯薄壁型钢组合梁的受力性能研究；冷弯薄壁型钢拼合截面梁的受力性能研究和自攻螺钉连接件的受力性能研究。通过实验测试了组合楼盖的破坏模式、承载能力和变形性能。并建立非线性有限元分析模型对试件进行模拟和大量变参数分析, 分析螺钉间距、楼面板厚度、楼盖梁间距、楼盖梁截面厚度以及钢材强度等因素的影响；采用板壳理论和简化的T形截面组合梁模型对组合楼盖的承载力进行分析。通过研究，提出组合楼盖的受弯承载力和平面内刚度设计方法，以及组合楼盖的振动舒适度标准和防止振动的措施，为编制国家或行业设计标准提供了可靠依据。研究成果整体达到国际先进水平，具有重要的理论意义和工程应用价值，这必将推动冷弯薄壁型钢多层结构在我国住宅建筑中的发展。