覆竹木碳纤维板冷弯薄壁型钢墙体抗震性能试验研究

对两榀带刚性支撑的冷弯薄壁型钢墙体足尺试件进行水平低周往复加载试验,研究竹木碳纤维板对冷弯薄壁型钢墙体抗震性能的影响,揭示该类新型墙体的破坏模式,对试件的滞回性能、承载能力、延性、耗能能力、抗侧刚度、强度退化及刚度退化等抗震性能指标进行分析.试验结果表明,覆竹木碳纤维板冷弯薄壁型钢墙体的主要破坏模式包括:墙面板承压破坏,各部件连接螺钉剪切破坏,立柱、刚性斜撑弯扭屈曲,下导轨、刚性横撑局部屈曲等.与无覆板的冷弯薄壁型钢骨架墙体相比,由于竹木碳纤维板的支撑作用显著,覆板冷弯薄壁型钢墙体的承载能力、抗侧刚度和耗能能力明显提升,抗震性能良好.     

冷弯薄壁型钢复合墙体的抗震性能研究

本文使用大型通用有限元软件ABAQUS研究冷弯薄壁型钢复合墙体的抗震性能,分析高宽比、墙体的水平拉筋等参数对冷弯薄壁型钢复合墙体抗震性能的影响.研究表明:随着冷弯薄壁型钢墙体的高宽比增加,墙体的抗剪承载能力逐渐降低,但墙体的变形能力逐渐增强.墙体的水平拉筋可以增强墙体的整体性能,当拉筋间距较小时,可有效提高墙体的延性,随着水平拉结筋间距增大,墙体的抗剪承载力逐渐降低,屈服荷载和极限荷载也随之降低.     

锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.     

冷弯薄壁构件与组合板螺钉连接推出试验研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖中螺钉连接的受力性能和破坏模式,对4个冷弯薄壁构件与组合板采用自攻螺钉连接的推出试件进行了单调静载试验。通过推出试验研究了不同抗剪构造措施和不同楼板面材料对推出试件抗剪刚度、抗剪承载力及粘结性能的影响。试验结果表明:石膏基自流平砂浆推出试件在发生局部粘结破坏后,砂浆面板逐步退出工作,试件因压型钢板屈曲和螺钉倾斜而破坏;混凝土推出试件在发生局部粘结破坏后,螺钉连接未发生破坏,试件因混凝土面板脱落而破坏;在组合板中加入抗剪构造可提高试件的粘结性能和抗剪刚度,但会降低抗剪承载力。采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》(GB 50018-2002)计算推出试件中单颗螺钉的抗剪承载力较为合理。     

带铅阻尼器冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验

锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙在低周往复加载试验中,滞回曲线“捏拢”现象较为严重、耗能能力较差.为减轻地震作用下冷弯薄壁型钢组合墙的破坏,提高结构体系的耗能能力,提出了一种带有铅阻尼器的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系,并基于冷弯薄壁型钢组合墙的角部连接方式、面板铆钉间距及种类3种变量对其进行抗震性能试验研究.试验结果表明:加入铅阻尼器后,基于锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系在低周往复荷载作用下,变形能力和耗能能力均有大幅度提升,刚度退化趋于平缓,损伤指数有较明显的降低,破坏形态也得到优化,但屈服荷载及峰值荷载略有降低;其次减小铆钉间距后,组合墙的屈服荷载、峰值荷载、峰值位移、抗剪强度得到一定程度的提高,但能量耗散系数差别不大;同时基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢组合墙的屈服位移、屈服荷载、峰值位移、峰值荷载也明显高于基于自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙,延性及能量耗散系数相差不大.     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。结果表明：相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,结果表明：随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》（JGJ 227—2011）和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。     

钢框外敷混凝土和石膏板复合墙体受压性能试验

为了提升传统冷弯薄壁型钢组合墙体的装配效率和防护性能,提出一种钢框外敷混凝土和石膏板复合墙体(简称"复合墙体"),骨架为槽型截面外边框加冷弯薄壁C型钢立柱,外墙板为带有钢筋网的现浇混凝土面层,内侧用石膏板敷面,中间填充保温隔热材料.对4片复合墙体的受压性能进行了试验研究,考察混凝土面层、洞口尺寸和位置对墙体承载力的影响...     

喷涂式冷弯薄壁型钢轻质砂浆墙体立柱轴压性能试验研究

喷涂式冷弯薄壁型钢轻质砂浆墙体是一种在冷弯薄壁型钢墙体骨架区格间放置聚苯乙烯泡沫板(EPS板),并在型钢骨架与EPS板间以及骨架两侧喷涂轻质砂浆的新型"夹心式"墙体.通过对3根新型冷弯薄壁型钢墙体立柱试件的轴压性能试验,研究新型墙体立柱的受力过程、承载能力和破坏模式,将新型墙体立柱的试验结果与双面挂板立柱结果以及有效截面法计算结果进行对比;并对镀铝锌钢板与轻质砂浆之间的粘结滑移性能进行了初步的试验研究.研究结果表明:新型冷弯薄壁型钢墙体立柱的破坏现象为柱顶的局部压曲,新型墙体立柱与双面挂板立柱相比具有较高的承载力和较好的整体性,有效截面法计算立柱承载力较为保守;镀铝锌钢板与轻质砂浆间的平均粘结强度约为0.266 MPa,钢板的埋置深度与轻质砂浆厚度对两者之间的平均粘结强度影响较小.     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度计算方法研究

对组合墙体抵抗水平剪力的受力机理进行了分析研究,在借鉴传统木结构房屋组合墙体侧向力作用下变形的研究基础上,文中采用整体受力分析法计算每个自攻螺钉的受力和采用线性插值来计算每个自攻螺钉的滑移位移．利用虚功原理提出了冷弯薄壁型钢组合墙体的刚度计算公式及建议．可供实际工程设计参考．     

冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能有限元分析

为了研究薄钢板厚度、龙骨壁厚、波纹钢板类型和开洞等参数对冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能的影响,利用有限元软件ABAQUS对组合墙进行了数值模拟.结果表明:增加墙面板厚度和选用波纹钢板墙面板能够显著增加其抗剪承载力;骨架厚度对墙体抗剪承载力影响较小;随着波纹钢板波长和波幅的减小,墙体承载力和初始刚度增大,屈服位移减小;波纹钢板覆面板的开洞尺寸对剪力墙性能影响较大;宽高比为1∶4和1∶2时,横向波纹钢板覆面剪力墙承载力高于纵向波纹钢板覆面剪力墙.     

轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压性能试验

研发了一种用于装配式低层住宅的轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙,它由轻钢龙骨和抗火及保温性能均好的尾砂微晶发泡板组合而成,在组合墙轻钢龙骨间还可填充粉煤灰砌块,以提升组合墙的保温和受力性能。为研究该组合墙受压性能,进行了4个轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙受压试验,研究了轻钢龙骨壁厚、尾砂微晶发泡板强度、有无粉煤灰砌块,对组合墙破坏特征、承载力及变形能力的影响。进行了有限元数值模拟,分析了不同参数对组合墙承载力与破坏特征的影响规律,计算结果与试验符合较好。研究表明:加载前期组合墙为轴心受压状态,加载后期呈偏心受压状态;试件达到极限荷载时,轻钢龙骨局部出现屈曲破坏;轻钢龙骨厚度对组合墙承载力影响较大,增加轻钢龙骨厚度可明显提高组合墙的稳定性;增大尾砂微晶发泡板强度可提高组合墙抗压性能;组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块后,粉煤灰砌块与轻钢龙骨及尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能,可显著提高组合墙受压性能。建议工程中宜应用组合墙轻钢龙骨间填充粉煤灰砌块的截面构造形式.     

深梁填充钢框架的发展与研究进展

为实现结构抗侧刚度在一定范围内的调幅和主动控制,将深梁作为一种新型的内填墙形式进行研究,基于钢框架内填剪力墙结构体系的发展过程,总结了这一结构体系的发展规律,提出了深梁填充钢框架结构体系,并分别对钢筋混凝土深梁、钢一混凝土组合深梁、钢板深梁的研究现状及进展进行了总结。根据目前研究中存在的不足,对未来的研究方向提出了意见和建议。研究结果表明：深梁能够有效提高结构的抗侧刚度和耗能能力,能够通过改变深梁跨高比、宽厚比等实现抗侧刚度的调幅。     

冷弯型钢抗弯节点抗震性能的试验研究

设计了4个T型梁柱节点通过循环加载试验,发现4个试件的破坏型式都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,说明这种构造的节点可以有效地传递梁柱弯距.根据试验结果,还探讨了构造对节点承载力、刚度、延性及耗能性能的影响.     

考虑初始缺陷的厚壁冷弯方钢管柱承载力研究

运用ANSYS有限元软件,在综合考虑初始几何缺陷、残余应力、冷弯效应等因素的基础上,分析了厚壁冷弯方钢管轴心压杆的极限承载力,得出其稳定系数,并与《钢结构设计规范》、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的计算结果进行对比,提出了厚壁冷弯方钢管轴心压杆稳定系数的初步确定方法。     

OSB板纹理对连接性能的影响

针对定向刨花板水平和垂直纹理会对冷弯薄壁型钢C型骨架柱连接力学性能产生影响的问题,进行了10个定向刨花板与冷弯薄壁型钢C型骨架柱静力拉伸试验,分析了定向刨花板的水平、垂直纹理对破坏形式、连接刚度及极限承载力的影响.结果表明:垂直纹理试件呈现纤维撕裂破坏,承载力比水平纹理试件高约10%;水平纹理试件为木质纤维剪切破坏,连接刚度比垂直纹理试件高约8%.试验为冷弯薄壁型钢-定向板结构设计提供了设计参考.     

墙趾可更换组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究墙趾可更换组合剪力墙的抗震性能,设计并制作了2片带有可更换墙趾构件的波形钢板-混凝土组合剪力墙试件。采用拟静力试验和ABAQUS有限元软件模拟的方法,分析了内置波形钢板波纹方向对墙趾可更换组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：各试件墙趾构件先于主体构件破坏,且在达到极限位移角前其破坏主要集中于可更换墙趾构件;墙趾可更换组合剪力墙其内置波形钢板竖向波纹与横向波纹相比,抗侧承载力提高18.3%,延性系数提高28.69%,累积耗能量提高3.3倍,且具有更低的承载能力退化速率、刚度退化速率、等效粘滞阻尼系数减小比和刚度退化比,并且初始刚度有略微提高,即内置竖向波纹钢板组合剪力墙具有更优的受力性能和抗震性能;通过ABAQUS有限元模型分析与试验过程对比,其破坏形态与试验现象基本吻合,说明本文所建立的有限元模型具有一定的可靠性。     

内藏桁架混凝土组合高剪力墙抗震性能

为改善混凝土高剪力墙的抗震性能,提出了内藏桁架混凝土组合高剪力墙,其内藏桁架包括钢桁架、钢筋桁架及型钢-钢筋组合桁架.该新型剪力墙为双重组合剪力墙,即将桁架与剪力墙两种受力体系组合、型钢与混凝土两种材料组合联合应用.进行了6个1/3缩尺的高剪力墙抗震性能试验研究;对比分析了普通混凝土高剪力墙、内藏钢框架混凝土高剪力墙和内藏桁架混凝土组合高剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征;建立了内藏桁架混凝土高剪力墙的刚度和承载力计算模型;提出了该新型剪力墙的抗震设计建议.计算结果与实测值符合较好.试验表明,内藏钢框架及内藏桁架混凝土高剪力墙的抗震性能比普通混凝土高剪力墙的抗震性能明显提高.