工字形截面圓孔蜂窩梁的承載能力及撓度分析.pdf

1、蜂窩梁因腹板開孔被削弱后，其受力復(fù)雜，經(jīng)典力學(xué)理論不能完全適用。各國學(xué)者利用試驗(yàn)、理論和有限元的手段對蜂窩梁的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性三個力學(xué)指標(biāo)展開了大量的研究，也取得了一些有意義的結(jié)果。國外部分國家已將蜂窩梁的設(shè)計(jì)納入規(guī)范，但蜂窩梁在我國起步晚、發(fā)展慢，至今還沒有將其相關(guān)的設(shè)計(jì)方法列入規(guī)范，這將嚴(yán)重制約蜂窩梁在我國的推廣與應(yīng)用。特別是圓孔蜂窩梁，其孔形光滑，受力合理，是一種力學(xué)效益和經(jīng)濟(jì)效益都比較合理的變截面受彎構(gòu)件，但關(guān)于圓孔蜂窩梁的承

2、載力和變形的研究還不夠完善。因此針對圓孔蜂窩梁的受力性能和變形特點(diǎn)展開深入系統(tǒng)的研究，尋求合理有效的簡化計(jì)算方法，對于推廣圓孔蜂窩梁的應(yīng)用、改進(jìn)和制定相應(yīng)的規(guī)范條文具有重要的參考意義。
　　本文基于ANSYS有限元軟件對不同開孔參數(shù)、不同荷載工況的簡支圓孔蜂窩梁進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬，主要研究了蜂窩梁的破壞機(jī)理、極限承載力、應(yīng)力分布規(guī)律和變形特點(diǎn)。通過大量的數(shù)值計(jì)算，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　(1)簡支圓孔蜂窩梁的孔洞邊緣由于

3、受到剪力次彎應(yīng)力的影響，其應(yīng)力更大，更容易形成塑性鉸，所以在對蜂窩梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)核算孔洞邊緣的應(yīng)力。
　　(2)蜂窩梁的極限承載力隨孔高比的增大而減小。所以，綜合考慮蜂窩梁的承載能力與穿越管線的能力，建議蜂窩梁的開孔參數(shù)取值為:孔高比α和距高比β控制在0.4～0.6之間，跨高比λ＞20。
　　(3)蜂窩梁因腹板開孔被削弱，導(dǎo)致腹板抗剪能力下降，使得剪切變形占總撓度的比重很大，因此不能按照傳統(tǒng)實(shí)腹梁的撓度計(jì)算方法計(jì)算蜂窩

4、梁。
　　(4)蜂窩梁的撓度修正系數(shù)η隨孔高比α的增大而增大;隨距高比β的增大而減小，但減小幅度不大;隨跨高比λ的增大而減小，且當(dāng)λ＞20以后，逐漸平緩且向1逼近。蜂窩梁的跨度較小時(shí)（λ＜20），撓度主要受剪切變形控制，跨度較大時(shí)(λ＞20)，撓度主要受彎曲變形控制。所以建議將蜂窩梁應(yīng)用在跨度較大的建筑結(jié)構(gòu)中。
　　(5)結(jié)合撓度實(shí)用估算法推導(dǎo)出的撓度簡化計(jì)算式，考慮因素比較全面、計(jì)算結(jié)果與蜂窩梁的真實(shí)變形情況比較接近，是一