[00697014]一种用于型钢混凝土组合结构的混凝土

钢—混凝土组合结构是近年来在结构工程领域兴起的一种新型结构形式，它可充分发挥钢材和混凝土各自的优势，互补其缺点。这种结构具有强度高、刚度大、抗震性能好等优点，被广泛应用于高层、超高层建筑及大跨、重载结构中。钢—混凝土界面的粘结性能是二者协同工作的基础，也是充分发挥两种材料互补优势的关键，钢—混凝土界面的粘结滑移行为是科研人员关心的课题。该项目以型钢混凝土组合结构为背景，借助模型试验、理论分析、数值计算等手段系统地研究了钢—混凝土界面的粘结滑移行为，提出了粘结滑移理论，并开展了该理论的工程应用研究，解决了由于界面粘结失效而导致的结构构件性能降低的问题，为这种新型结构的推广应用奠定了理论基础。主要研究内容可概括为以下三大方面：(1)钢—混凝土界面的粘结滑移机理与主要影响因素，界面剪力传递能力及其对结构构件力学性能的影响； (2)增强钢—混凝土界面粘结承载力的技术措施；(3)基于粘结滑移理论的优化设计方法。钢—混凝土界面的粘结滑移机理长期以来一直未被深入认识，无疑为组合结构的工程应用带来诸多不便。在钢材表面设置栓钉是改善粘结滑移行为的常用方法，但该方法施工复杂、费工费时，栓钉的设置位置与数量具有盲目性，缺乏依据，且栓钉的设置会影响混凝土浇筑质量并易在其周围形成诸多先天性微裂缝。研究成果从理论上揭示了界面粘结滑移的机理，确定了影响界面粘结承载力的参数，分析了界面剪力传递能力及其对构件力学性能的影响，从而诠释了诸多难以被科研人员理解的试验现象，统一并提升了国内外学者对这一科学问题的认知。进而，提出了增强钢—混凝土界面粘结性能的技术措施，研发了适合型钢混凝土组合结构的高强高性能混凝土，并建立了钢—混凝土组合结构的材料—结构一体化多目标优化设计方法。研发的混凝土可在自然粘结状态下（不设置栓钉）大幅提高界面的粘结承载力，有效改善结构性能。提出的优化设计方法从本质上改变了传统的依据破坏形态和一系列近似假设条件来建立的半理论半经验设计方法，使之更为系统化与科学化。