王玉春 马克俭

摘 要：剪力键节点域是构成钢空腹夹层板的重要关键节点。在ANSYS有限元分析软件下，建立2组考虑材料非线性的数值模型，即设置加劲板宽度和改变方钢管厚度作为研究剪力键节点域极限载荷的影响因素。研究结果表明设置加劲板、增大方钢管厚度均可有效的提高钢空腹夹层板剪力键节点域的极限载荷。

关键词：钢结构;空腹夹层板;剪力键;加劲板;节点域;极限载荷

中图分类号：TU393.3

文献标识码： A

钢空腹夹层板楼盖结构是在钢筋砼空腹夹层板的基本原理下发展而来的新型楼盖结构，与常规楼盖相比具有刚度大，跨越能力强，结构高度小，自重轻等优点。钢空腹夹层板楼盖结构[1]中钢空腹夹层板主要有T型钢构成的上下肋，方钢管和砼板共同组成，网格尺寸一般在a=1.5 m～2 m，且不少于5格。剪力键是由方钢管制成，作为一个关键节点，连接上下肋与砼板，形成了一个整体。文献[1]-[3]从理论角度得出空腹夹层板的静力计算相关方法;文献[4-7]主要集中对空腹夹层板动、静力学整体性能的分析研究。文献[8]在2 m×2 m的钢筋混凝土空腹夹层板上采用上表面中心点处施加集中荷载的加载方案，得出破坏荷载为45 T，破坏形式为弯曲破坏、延性好、安全度大、整体性能好;文献[9]从试验的角度得出设置加劲板改善了剪力键的下肋与刚肋连接区域，使应力分布更合理，以及剪力键刚度的大小能够改变砼板的受力状态，对砼板的承载力有影响;两者都没有研究参数化下的剪力键对其破坏荷载或者砼板的具体影响。文献[10]利用有限元软件模拟单向受力情况下剪力键节点域的数值模型，得出加劲板宽度在特定路径下对应力和位移的影响最大。上述研究中均没有涉及剪力键节点的极限载荷方面的研究，本文提出采用两倍斜率法研究双向受力情况下的剪力键节点的极限载荷，重点研究在不同宽度下的加劲板对剪力键节点极限载荷的影响和不同刚度下的剪力键对极限载荷的具体影响。

1 剪力键节点域特点和数值模型

1.1 构造及受力特点

剪力键节点域构造如图1所示，中间方钢管为剪力键，其内部上下两端分别设置与上下肋翼缘平齐的上肋内隔板、下肋内隔板。为了保证上下肋翼缘水平荷载的传递，方钢管的内壁与内隔板之间采用焊接。方钢管外侧四根对称轴上设置加劲板，并与上下肋焊接。实际工程中方钢管端部各焊接一块盖板，确保节点域传力的可靠。

3 结论与建议

多组剪力键节点域数值模型经有限元软件计算分析中可得出以下结论与建议：

（1）剪力键节点域的极限载荷与加劲板有关，虽然加劲板宽度的增加有利于极限载荷的增大，但是在工程实际中剪力键高度为450 mm时，我们考虑结构与材料最优解时可设置加劲板宽度为100 mm左右。

（2）剪力键节点域的极限载荷还与刚度有关，刚度增大有利于提高极限载荷。设计中在满足结构要求时尽量选择适宜厚度的钢材，例如在剪力键高度为450 mm时满足极限载荷的条件下，优先选择方钢管厚度10 mm或者12 mm，从而节约材料，提高经济化效益。

（3）设计中为了提高极限载荷我们要综合考虑加劲板和刚度，但是极限载荷与加劲板、刚度、剪力键高度具体关系需要进一步研究，为实际工程提供可靠依据。

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（责任编辑：于慧梅）