钢结构（中英文）
2023年第6期特刊《部分覆盖钢-混凝土组合构件研究》介绍
特刊编辑
陈依依
同济大学教授
《钢结构（中英文）》编委会
上海三达大学校长，兼任中国钢结构协会钢与复合结构专业委员会副主任委员、上海土木工程学会监事会主席、建筑钢结构工程技术委员会副主任等职教育部研究中心、上海市装配式建筑技术集成项目技术研究中心技术委员会主任、《建筑结构学报》名誉主编等。
主要研究领域为建筑钢结构。在建筑工业化方向，近年来与同行合作研究，开发了全螺栓多层钢框架体系、分层钢框架体系、部分覆盖混凝土结构体系、钢框架可更换损伤元件装配技术等主编、参编民用建筑相关装配式钢结构、钢与混凝土结构行业、地方、协会标准6项。
编者注
建筑结构采用部分涂层钢-混凝土组合构件，易于实现预制和装配；能有效发挥钢材与混凝土的结合作用，提高材料利用效率；其承重性能和施工性能具有钢结构的优点，其外观、质感和构件刚度也能充分发挥混凝土的长处，最能满足投资者、设计者和施工者的不同需求，用户。 20世纪90年代后，部分覆盖钢-混凝土组合构件的结构体系在欧洲、北美等发达国家得到广泛应用。本世纪初以来，国内研究人员结合本国国情开展了进一步的研究。设计和施工技术标准（如CECS标准、浙江和上海地方标准）相继颁布，推动了这一结构体系在国内工程和施工中的实际应用，已竣工建筑面积接近百万平方米。本期发表的六篇论文向读者介绍了国内梁、剪力墙、梁柱节点等方面的最新研究开发成果，包括新型构件的开发、构件性能的研究以及设计方法的探讨，将有助于推动这一结构技术的改进和升级。
研究
PEC剪力墙侧向性能试验研究
孙锐1 陈依依1,2 杨玉坤3 谢晓萌3 何佑熙3
1.同济大学土木工程学院建筑工程系
2.上海散打大学工程学院
3、浙江绿建集成科技有限公司
摘要：随着装配式结构在我国的应用和推广，PEC构件因其批量生产方便、组装快速等特点，在工程中的应用价值得到了极大的提升。一些公司开始尝试将PEC构件应用于实际工程中，并提出了一种新型剪力墙构件——PEC剪力墙。结合实际工程应用，对3个足尺PEC剪力墙试件进行了低周准静态水平加载试验。观察了PEC剪力墙的试验现象和破坏过程。通过分析关键零件的应力应变情况，对往复载荷作用下的失效模式和变形特征进行分析； PEC评价剪力墙在低循环往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、承载力、刚度等力学性能，并评价其抗侧力性能；对剪力墙结构措施的破坏情况进行了比较。特性、变形和抗侧向性能，并测试其有效性；对比分析了不同轴压比对卷边PEC剪力墙抗侧力性能的影响。
试验结果表明：1）PEC剪力墙试件弯曲屈服后全部损坏，钢翼缘在达到最大承载力前已发生屈服；试件SW1底部混凝土被压碎破坏，外钢翼缘出现局部屈曲。 SW2、SW3部位底部钢翼缘未发生屈曲，最终发生底座锚固破坏。 2）试件SW1的滞回曲线较为饱满，具有较强的塑性耗能能力。试件SW2和试件SW3的滞回曲线均存在一定程度的夹缩现象。试件的延性系数均大于3.4，具有较大的延性。变形能力好，承载力退化程度低，后期刚度退化慢，在1/30层间位移角内具有稳定良好的承载力。 3）卷边结构的设置，加强了对PEC剪力墙底部混凝土的约束，延缓了底部混凝土的破碎破坏，使PEC剪力墙具有更好的承载性能。 4）高轴压比下，试件受压屈服较早，PEC剪力墙的初始刚度会有所增加，但延性和耗能能力会下降。 5）与混凝土剪力墙相比，PEC剪力墙的变形能力更接近钢板剪力墙，PEC剪力墙抗震设计的控制变形限值可适当放宽。
关键词：复合材料结构； PEC剪力墙；横向性能；实验研究；卷边结构
资料来源：孙锐、陈依依、杨玉坤、谢晓萌、何佑思。 PEC剪力墙侧向性能试验研究[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 1-11.
DOI：10.13206/j.gjgS22110301
部分包层钢-混凝土组合墙体轴压稳定性研究
朱杰 1,3 朱浩川 2 肖志斌 2,3 叶凌鹏 2 金振新 2,3
1.浙江大学建筑工程学院
2、浙江大学建筑设计研究院有限公司
3.浙江大学平衡建筑研究中心
摘要: 部分复合钢-混凝土组合墙体（简称PEC墙体）在装配式建筑领域具有广阔的应用前景。近年来在建筑结构中逐渐推广应用，但其稳定性能的研究还有待完善。开展PEC墙体稳定性能研究。根据现有试验和有限元分析结果，考察计算长度、材料强度、主钢板厚度、构件截面尺寸等参数对墙体稳定性能的影响，提出轴压稳定性PEC 墙的曲线。计算公式及公式计算值与有限元结果吻合较好。
利用有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型，并与现有试验数据进行对比，验证模型的准确性。随后，对PEC墙体的轴压稳定性能进行数值参数分析，考察构件各参数对其稳定性能的影响，包括：计算长度、材料强度、主钢板厚度、构件截面等。参数分析过程采用控制变量法逐一研究各参数对PEC墙体稳定性的影响，总结其受力特征和规律。基于组合结构稳定性理论，根据组合截面中混凝土和主要钢件的成分，综合确定组合截面的等效强度fEQ和等效弹性模量EEQ，并求出PEC的正则长细比λn墙组件是导出的。然后，根据有限元分析结果，绘制了PEC墙的轴压稳定曲线，将钢结构的四种截面稳定曲线与PEC墙稳定性曲线进行了比较，总结了规律，找到了适合PEC墙体构件稳定性曲线的计算方法。最后根据参数分析结果，总结了各组成参数对PEC墙体稳定性曲线的影响。 PEC壁轴压稳定曲线计算公式中引入关键部件参数作为控制变量。同时，根据不同计算长度下构件失效形式的特点，提出了“三阶段”PEC壁轴压稳定曲线的计算公式。
研究表明： 1）构件l0的计算长度对PEC墙体的破坏形式影响较大。随着l0的增大，构件失效形式及其极限承载力由材料强度控制转变为整体稳定性控制； 2）PEC墙体各构件参数中，主要钢件翼缘厚度和构件截面厚度对稳定性能影响较大，而材料强度、主要钢件腹板厚度、构件截面高度等对稳定性能影响相对较小； 3）PEC国内外尚未颁布。关于墙体设计的相关规范，我国现行设计规范GB 50017-2017《钢结构设计标准》提供的四类截面稳定曲线不适合PEC墙体轴压稳定系数的确定； 4)提出了PEC壁轴压稳定性系数的“三阶段”计算公式与有限元结果吻合较好。它对不同材质、不同尺寸的PEC墙体都能保持较高的精度，可用于测定PEC墙体的轴压稳定系数。
关键词：部分复合钢-混凝土组合墙； PEC墙；轴向压缩；稳定性能；正则化长细比
资料来源：朱杰、朱浩川、肖志斌、叶凌鹏、金振新。部分覆盖钢-混凝土组合墙体轴压稳定性研究[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 12-21.
DOI：10.13206/j.gjgS22101102
正弦波腹板PEC梁弯曲性能试验研究
齐慧1 李杰1,2 王小龙3 何佑思4 田野4
1.上海散打大学工程学院
2.同济大学土木工程学院
3、湖南嘉盛房屋建筑科技有限公司
4、上海结艺建筑咨询公司
摘要： 部分复合钢-混凝土组合结构简称PEC结构。它兼有混凝土和钢结构的优点。用混凝土填充空腔可有效提高钢材的抗屈曲能力。焊接钢筋用于形成翼缘之间的连接杆，以加强钢结构。翼缘和混凝土的约束作用提高了结构的承载力和刚度。目前，国内外对平腹板PEC梁的研究较多，但对波纹腹板PEC梁的研究较少。为了研究波形腹板PEC梁的抗弯性能，在PEC梁的基础上，将H型钢平腹板替换为正弦腹板，提出了正弦腹板PEC梁，并对其抗弯性能进行了研究。进行了实验研究，以期为该结构的实际应用提供参考。设计了4个正弦波腹板PEC梁试件，分别改变了其加固形式和焊缝形式的结构措施。通过四点弯曲加载试验，收集挠度、滑移、应变等数据。通过荷载-跨中挠度曲线分析、承载力分析、变形分析、应变分析、钢-混凝土滑移分析等，探讨了四种正弦腹板PEC梁构件的抗弯强度、延性、粘结滑移等性能，比较不同结构的优缺点。试验结果表明，试件的实测承载力均大于理论承载力。四种结构形式下的屈服承载力和极限承载力差异不大。承载力计算可采用边缘屈服准则和全断面塑性准则。对波纹腹板与试件上下翼缘的单面角焊缝和双面角焊缝进行对比发现，承载能力和变形量差异不大。因此，PEC梁的波形腹板与翼缘板的关系可采用单面角焊，但生产时必须严格保证焊缝质量。试件主钢部分沿梁腹板高度方向的应变很小，尚未达到屈服应变。应变在靠近翼缘处开始增长，并且出现急剧增大，表明弯曲正应力几乎全部由翼缘承受，且主钢件腹板应变不符合平面截面假设。四种结构下PEC梁的钢-混凝土滑移差异不大。支撑处的滑移较小，最大滑移基本在1毫米以内。由于跨中腹混凝土开裂严重，滑移量包括裂缝宽度。此影响导致测量结果偏大很多，数据仅供参考。试验中，四种结构形式的正弦波腹板PEC梁最终均未出现截面破坏。因挠度过大而停止试验，荷载跨中挠度曲线并未下降。今后将考虑改进，并根据试件的最终失效来控制试验的结束。 ，进一步探讨标本的性能。
关键词：正弦网； PEC梁；弯曲性能
资料来源：齐辉、李杰、王小龙、何友思、田野。正弦波腹板PEC梁弯曲性能试验研究[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 22-31.
DOI：10.13206/j.gjgS22090103
PEC柱弱轴方向与梁刚性连接受力性能分析-试验与计算
张艺凡1 陈依依1,2
1.同济大学土木工程学院
2.上海散打学院城市建设系
摘要： PEC（Partially Encased Composite）构件是指在工字钢或H型钢构件翼缘之间填充混凝土钢结构及钢混凝土组合结构抗火设计，并在混凝土内设置钢筋或翼缘连杆的组合构件。包含PEC组件的结构称为PEC结构。其承载能力、延性和刚度均优于纯钢结构和钢筋混凝土结构钢结构及钢混凝土组合结构抗火设计，且具有良好的防火性能。我国研究人员还制定了PEC结构的专门技术规范，CECS 719-2020《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规范》。然而，目前对采用单一H型主钢构件与梁弱轴方向刚性连接的PEC柱节点性能的试验研究还不够。
为此，设计了3个弱轴方向PEC柱与梁连接的节点下部结构试件，编号分别为JM、JH、BH，并进行静单调加载和滞回加载，检验其受力性能和试验结果。节点。工件的损坏模式。
节点通过端板螺栓连接。结构设计过程中，结合工程实际，满足节点受力特点和预制装配要求，重点考虑隔板布置、扁钢连杆设置等因素。试验设计过程中参考了欧洲、加拿大和中国的规范，并考虑了加载模式、破坏模式、加载路径、钢材强度等级、混凝土强度等级等因素来设计试验装置，然后进行试验研究，采用梁端反对称加载，分别进行1次单调试验和2次迟滞试验。其中，JM、JH试件的柱翼缘和节点区翼缘均进行了弱化，JM试件承受单调静载，JH试件承受滞回载荷。两种柱破坏模式均发生，且JH试件的极限承载力低于JM试件； BH试件梁翼缘和腹板弱化，采用滞回加载，最终出现梁破坏模式。
测试结果表明：1）所测试的PEC弱轴节点连接形式能够满足刚性连接的要求。 2）利用CECS 719-2020中梁、柱、弱轴连接节点承载力计算方法，可以准确判断试件的破坏模式，对实际工程具有指导意义。 3）PEC弱轴连接节点的保护混凝土部分，由于受到梁构件侧面混凝土的约束，可以有效提高弱轴节点的受剪承载力。 4）混凝土在往复作用下损伤的累积会降低PEC试件的极限承载力。
关键词：PEC结构；弱轴连接梁柱节点；关节僵硬；关节承载能力；测试
资料来源：张逸凡、陈依依。 PEC柱弱轴方向与梁刚性连接受力性能分析——试验与计算[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 32-41.
DOI：10.13206/j.gjgS22092702
预制部分覆盖混凝土梁抗剪性能试验研究
梁炯峰1,2 王刘浩翔1 刘如来1 任锐2 杨勇2
1.东华科技大学建筑工程学院
2.西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室
摘要：物流业的兴起催生了物流建筑的概念。物流建筑具有荷载大、跨度大、层高高的特点。对于此类建筑，现有的钢-混凝土组合梁、型钢混凝土梁不仅造价昂贵，而且消耗大量资源，与国家倡导的新型绿色建筑模式背道而驰。在实际工程应用中，业主迫切需要降低工程成本，因此为此类建筑开发新型水平构件显得尤为重要。为了解决上述问题，将部分覆层混凝土梁（PECB）与无支撑施工方法相结合，提出了预制部分覆层混凝土梁（PPECB）。为了研究预制部分覆盖混凝土梁的抗剪性能，设计了8根部分预制梁和1根PEC梁（整体浇注对比试件）来研究其抗剪性能。主要目的是观察并记录整个试验过程，获得预制部分覆盖混凝土梁试件在竖向荷载作用下的剪切破坏特征、裂纹发展、应变发展规律、荷载-跨中挠度曲线；并阐明预制部分覆盖混凝土梁试件。覆层混凝土梁的剪切破坏机理；浇注方法、钢腹板厚度、混凝土强度、箍筋直径、箍筋间距和剪跨比对预制部分覆盖混凝土梁受剪性能的影响；建立了预制部分覆盖混凝土梁斜截面的剪力承载力模型。推导了预制部分覆盖混凝土梁斜截面受剪承载力的计算方法。
试验结果表明，预制部分包裹混凝土梁基本能保持整体工作性能，与现浇部分包裹混凝土组合梁（PECB）的受剪性能较为一致，其抗剪承载力略低于现浇部分包裹混凝土组合梁（PECB）。低于现浇部分包裹混凝土梁组合梁。一般来说，认为浇注和预制的不同浇注方法对构件的承载能力影响不大；预制部分覆盖混凝土梁的剪切破坏模式为剪切破坏。最大裂纹在屈服前缓慢发展，屈服后迅速发展；混凝土强度、箍筋间距和直径对裂缝发展速率影响较大；随着混凝土强度等级的提高，预制局部覆盖混凝土梁的受剪承载力增大；预制局部覆盖混凝土梁的受剪承载力随着钢腹板厚度的增加而增大；增大箍筋直径和减小箍筋间距可以提高预制部分覆盖混凝土梁的受剪承载力；当剪跨比为1.5~2.5时，该比值在公式之间。基于该理论，计算结果与实验值吻合较好，可为实际工程应用提供参考。
关键词：预制构件；部分覆盖混凝土；光束;剪力
资料来源：梁炯峰、王刘浩翔、刘如来、任锐、杨勇。预制部分覆盖混凝土梁抗剪性能试验研究[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 42-50.
DOI：10.13206/j.gjgS22090801
负弯矩作用下部分复合钢-混凝土组合梁的刚度分析
龚书红1 陈刚2 顾明明1 胡夏敏1
1.南京工业大学土木工程学院
2、中建八局第三建设有限公司
摘要：随着理论研究和工程应用的不断发展，人们发现，与普通钢-混凝土组合梁相比，部分覆层钢-混凝土组合梁（PEC梁）不仅具有良好的耐火性能，而且具有更好的荷载性能。 -承载能力和刚度。并且抗屈曲能力得到了很大的提高。为了研究负弯矩作用下PEC梁的受力性能和刚度计算方法，对3根不同受力比的PEC梁和1根钢-混凝土组合梁进行了静力弯曲试验，并对部分包层组合梁进行了静弯试验。讨论过。负弯矩作用下钢梁腹内钢筋混凝土对其截面刚度的影响。试验结果表明，在负弯矩作用下，PEC梁的弯曲承载力和刚度较钢-混凝土组合梁分别提高40%和25%，且极限承载力随力的增加而增大比率; PEC梁翼板混凝土裂缝宽度明显小于普通组合梁。 PEC梁翼混凝土和腹混凝土裂缝宽度随纵向钢筋截面积的增加而减小；混凝土在负弯矩作用下的拉裂导致组合梁截面刚度逐渐减小，腹部混凝土裂缝其作用随着延伸而逐渐减弱，但腹部混凝土裂缝受钢梁限制且未被穿透，因此仍对PEC梁的刚度有贡献；当荷载接近极限承载力时，荷载-挠度曲线逐渐变平，表明PEC梁具有良好的延性；组合梁满足前期平面截面假设。后期随着荷载的增大，混凝土板与钢梁之间的相对滑移逐渐增大，导致连接界面处混凝土应变与钢梁应变之差逐渐增大。在试验研究的基础上，考虑钢梁腹内混凝土的相对滑移以及钢梁与混凝土板的连接界面对组合梁刚度的影响，提出了截面刚度计算公式提出了负弯矩作用下的PEC梁，试验结果验证了该计算方法的准确性。
关键词：部分复合钢-混凝土组合梁（PEC梁）；截面刚度；负弯矩效应；静态弯曲试验；滑移效应
资料来源：龚书宏、陈刚、顾明明、胡霞敏。负弯矩作用下部分覆盖钢-混凝土组合梁刚度分析[J].钢结构（中英文），2023, 38(4): 51-60.
DOI：10.13206/j.gjgS23030201
设计讨论
圆钢管混凝土极限环向系数
童根树
浙江大学高性能结构研究所
摘要：本文简要讨论了圆形钢管混凝土短柱性能的一个重要方面：极限环向系数的理论确定方法。使用该方法得到的结果与现有的测试结果一致，表明该方法的基本合理性。
关键词：钢管混凝土；环向系数极限值
资料来源：童根树。圆形钢管混凝土极限环向系数[J].钢结构（中英文），2023, 38(6): 61-63.
钢结构热点分析
本期问题：结构设计专业需要考虑屋顶抗风设计吗？
问题简介：GB 55031-2022《民用建筑通用规范》规定，装配式屋面应进行抗风升设计。金属屋面、瓦屋面等都属于装配式屋面。结构设计专业是否需要考虑屋顶的抗风设计？
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