轻钢龙骨复合墙体层间连接受剪性能试验研究

多层轻钢墙体的层间连接处除抵抗弯矩外,还需要有足够抗侧刚度来有效传递剪力。为了研究轻钢龙骨复合墙体层间连接的受剪性能,共对36个层间连接试件进行了低周往复加载试验,考虑了抗拔螺栓、加劲件、侧向刚性支撑件、X形支撑件、螺钉连接数量和竖向力等不同参数对试件的破坏模式和变形性能的影响。通过试验得到了各类试件的关键点应变、滞回曲线、骨架曲线、受剪承载力及抗侧刚度等,分析了不同的层间连接构造对墙体受剪性能的影响。结果表明：抗拔螺栓和加劲件对轻钢龙骨复合墙体层间连接提供的受剪承载力和抗侧刚度有限;刚性支撑件能够大幅提高轻钢龙骨复合墙体层间连接的受剪承载力和抗侧刚度,特别是刚性支撑高度和梁等高的试件,竖向力会明显增加抗侧刚度;设置X形支撑件也能较显著增加层间连接的抗侧刚度,但竖向力会使抗侧刚度大幅度减小。在试验结果基础上,提出了加劲件、X形支撑件以及刚性支撑件等轻钢龙骨复合墙体层间连接的设计建议。     

开洞对轻钢龙骨墙体抗剪性能的影响及加固方法研究

轻钢龙骨墙体的墙板的蒙皮效应对整个墙体的抗剪性能具有重大贡献,但墙体开洞必然会削弱蒙皮体的抗剪强度。利用ANSYS软件分析轻钢龙骨墙体开洞面积及洞口位置对墙体抗剪性能的影响,通过分析典型开洞墙体的破坏特征,针对性地提出了4种加固方法,使得开洞后墙板的蒙皮效应仍能利用。     

轻钢密肋结构的侧向稳定分析

为研究不同因素对轻钢密肋结构抗侧性能的影响,应用ANSYS有限元软件分别研究了水平风荷载和竖向荷载作用下薄壁型钢的厚度、蒙皮面板、龙骨柱的形状对抗侧性能的影响。结果表明:随着薄壁型钢厚度的增加,结构的抗侧性能逐渐增强;在水平风荷载作用下,加了蒙皮面板结构的侧向刚度是不加蒙皮面板结构的5.14倍;龙骨柱的形状对侧向性能的影响不大。     

双C型冷弯薄壁复合墙板系统抗火性能研究

为研究双C型冷弯薄壁复合墙板系统的抗火性能,运用经试验验证的复合墙板系统温度场的ANSYS分析方法,分析了不同影响因素对复合墙板在火灾下轻钢龙骨的升温规律的影响.结果表明,防火面板厚度、防火面板材料、墙体填充物和墙体厚度对轻钢龙骨升温影响较大,而轻钢龙骨厚度、轻钢龙骨间距对轻钢龙骨升温影响较小.对81个不同影响因素的复...     

设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体受力性能试验研究

为达到节约钢材和满足节能建筑保温要求的双重目的,提出一种设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体。墙体采用蒙皮板作为永久模板,轻钢龙骨为骨架,现浇不同密度(300、400kg/m³)的泡沫混凝土后成型。分别对采用钢网片蒙皮板的轻钢龙骨蒙皮板复合墙体以及带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行单调加载试验,对带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行低周反复加载试验。研究结果表明:相较于高强度水泥压力板,钢网片作为蒙皮板能够有效提高墙体的受剪承载力和延性;泡沫混凝土能够改善轻钢龙骨蒙皮板复合墙体的延性,并且可以将墙体的受剪承载力提高50%左右;泡沫混凝土密度在300~400kg/m³范围内增大,墙体的受剪承载力与延性均显著提高,承载力退化变慢,耗能能力增强,抗震性能提高。提出了保温和承重双控理念,可根据墙厚和受剪承载力要求选取不同的泡沫混凝土密度。     

轻钢龙骨复合墙体抗剪能力的影响因素分析

轻钢龙骨复合墙体的抗剪性能与面板、自攻螺栓、斜拉钢带、钢骨架、墙体尺寸等因素有关。面板通过自攻螺栓与钢骨架连接成为一个整体,形成蒙皮效应,使复合墙体的抗剪能力得到很大提高。利用SAP2000的API接口大量计算了新型轻钢龙骨体系“无比钢”的标准墙构件的抗剪能力。求得标准墙构件的最大抗剪承栽力和相应的位移,并分析了各种因素对承栽力的影响。     

腹板开孔轻钢龙骨墙体的传热性能

以腹板开孔轻钢龙骨复合墙体为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立了开孔轻钢龙骨墙体传热性能的有限元分析模型。对比分析了相同条件下开孔轻钢龙骨墙体与不开孔轻钢龙骨墙体的传热系数,在此基础上对孔洞排数、孔洞几何尺寸进行了参数分析,得到孔洞排数与孔洞长度是影响腹板开孔轻钢龙骨墙体传热性能主要参数的结论,上述研究可为轻钢龙骨墙体在我国寒冷地区的应用提供设计参考。     

C型轻钢龙骨墙柱抗侧受力性能的数值模拟分析

轻钢龙骨住宅中主要的承重构件是C型轻钢龙骨墙柱,在此先通过ANSYS对C型轻钢龙骨柱外包石膏板墙柱的抗侧受力性能进行数值模拟分析,与北新建材试验进行比较,得出建模方法是可行的。然后研究不同跨度比、墙体长度和钢带支撑等因素对墙柱抗侧受力性能的影响。结果表明,跨度比对墙柱抗侧受力性能影响不大,在一定范围内墙体长度越长墙柱抗侧承载力越大,墙柱骨架中增设钢带能提高墙柱承载力。     

新型泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体抗侧刚度计算方法研究

为获得新型泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体的抗侧刚度实用计算式,分别对DD-1、DD-1(D-300)、DD-2(D-400)三片墙体进行单调加载,对DZ-1(D-300)、DZ-2(D-400)两片墙体进行低周反复加载。对钢网片蒙皮板进行等效拉、压杆简化,对泡沫混凝土进行等效压杆简化。采用位移法对抗侧刚度的计算式进行推导,然后利用DD-1的试验结果对钢网片蒙皮轻钢龙骨复合墙体的抗侧刚度计算式进行验证,利用DD-1(D-300)、DD-2(D-400)、DZ-1(D-300)、DZ-2(D-400)的试验结果得到泡沫混凝土等效压杆的刚度修正系数,进而得到新型复合墙体的抗侧刚度计算式。与试验实测值比较表明,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

低周往复荷载作用下轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体性能试验研究

通过对2.8 m×2.4 m(高×宽)轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体足尺试件进行低周往复加载试验,分析试件受力过程和破坏模式,对墙体延性和承载力进行研究,确定墙体屈服荷载、最大荷载、破坏荷载、侧移刚度等强度和刚度性能指标,并与两侧挂板的轻钢龙骨墙体进行对比分析。研究结果表明:组合墙体屈服始于墙体下导轨的抗拔件位置,最终破坏是由于墙体立柱与下导轨焊缝被拉断或下导轨焊缝附近金属撕裂破坏;泡沫混凝土的存在显著提高了轻钢龙骨墙体的抗剪承载力;与两侧挂板的轻钢龙骨墙体相比,轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体的抗侧移刚度和抗剪承载力都优势明显,并具有良好的延性。     

Numerical and experimental investigation of composite steel shear wall with opening

Shear walls are used in towers as lateral loading resistance. Composite steel shear wall (CSSW) because of high stiffness and deformability are widely used. This wall made of a thin steel plate with reinforced a concrete layer, which is attached to one or both sides of the steel plate. This system is similar to stiffened steel plate shear wall. The present experimental and numerical studies were focused on the effects of opening used as windows or doors in buildings on the CSSW behavior. Experimental studies results of one and three-story CSSWs with the scale of 1:3 are reported. In addition, the effects of opening size and location are insignificant on the composite steel shear walls behavior. Results showed that opening decrease CSSW strength. Opening at the sides and corners further reduces the resistance than Opening at the center.     

The wall–frame and the steel–concrete interactions in composite shear walls

The nonlinear pushover analyses of 24 composite steel plate shear walls (CSPSWs), 24 corresponding steel plate shear walls (SPSWs), and 24 corresponding frames are conducted. CSPSWs have different aspect ratios and infill steel plate thicknesses. The study aims to understand the wall–frame and steel–concrete interactions. The infill steel plate thickness and aspect ratio of CSPSW are the main parameters of the study. In CSPSWs, the percentage of absorbed shear forces by the infill composite wall is always greater than the infill plate of its corresponding SPSW. The percentage of shear in the composite wall is constant at the initial stage of loading up to a drift of 0.15–0.2%. By increasing the drift, the shear yielding of steel plate leads to a reduction of the shear force absorption. The reduction continues until the bulk of shear stiffness of CSPSW is provided by the frame. At the beginning of lateral loading, steel–concrete interactions increase until shear yield of steel plate. Following this stage, a sudden decrease takes place in shear force absorption of reinforced concrete (RC) panel. The reason is that, at the lower drifts, the steel plate has a tendency for elastic buckling, which is prevented by the RC panel. Finally, the shear force absorption remains approximately constant in the RC panel.     

格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验

制作了3榀格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙试验试件,并开展组合剪力墙的低周反复水平荷载试验,绘制出了试件的滞回曲线及骨架曲线。结果表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载能力高、延性好和耗能能力强等优点;新型组合剪力墙可充分发挥格栅式钢墙板和管内混凝土的材料性能,管内混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度和延性,外侧钢墙板承担全部拉应力,管内混凝土承担全部压应力,协同工作优势互补;在1/25 rad位移角状态下循环加载80次,新型组合剪力墙塑性铰区域的管内混凝土没有明显的损坏,试验全过程没有任何异响,说明新型组合剪力墙在罕遇地震时也具有良好的工作性能和抗震延性;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙可实现高轴压比、高延性和薄墙厚的抗震剪力墙设计要求。     

轻钢龙骨复合墙体节能设计方法与研究进展

轻钢龙骨结构体系作为一种节能、环保、施工效率高的结构形式,近年来在住宅建筑中运用日益广泛。但由于钢材的高导热性,钢龙骨处极易形成热桥,导致墙体内表面温度低,容易结露。在严寒地区应用这种结构墙体,热桥现象更为突出,同时还会对人体造成较强的冷辐射,使人体感觉不舒适。因此,深入研究轻钢龙骨复合墙体的节能设计方法,对于在严寒地区推广应用这种结构体系具有重要意义。详细介绍轻钢龙骨复合墙体的两种常用节能设计方法（外保温法和轻钢龙骨腹板开孔法）和两类外墙传热性能的分析方法（数值方法和物理试验研究法）,最后介绍轻钢龙骨复合墙体传热性能的研究进展。     

Analyses on mechanical performance of innovative composite shear wall systems

钢板-混凝土组合剪力墙由钢框架、内嵌钢板及一侧通过螺栓与之连接的混凝土板组成,其中传统组合剪力墙中混凝土板四边与钢框架直接接触,而改进组合剪力墙中二者之间有一定间距,以避免其在结构侧移较小时发生接触。采用ABAQUS有限元软件分别建立了组合剪力墙的精细有限元模型,研究了其受力性能以及板框相互作用全过程,分析了钢板高厚比对组合剪力墙整体承载力、抗侧刚度以及板框剪力分配等的影响。研究表明：组合剪力墙中混凝土板有效抑制钢板弹性屈曲,钢板主要以剪切屈服承载,对框架柱的附加弯矩较钢板剪力墙明显降低;相比钢板剪力墙,传统组合剪力墙承载力提高25%,抗侧刚度提高10%,混凝土板承载近30%;改进组合剪力墙承载力提高10%,抗侧刚度提高5%,混凝土板基本不承担剪力;随着钢板高厚比的减小,组合剪力墙的承载力与抗侧刚度提高,但两类组合剪力墙之间的差别变小;钢板承载比例不断增大,当钢板过厚时需要防止底层框架过早屈服。     

钢板剪力墙的试验研究

天津津塔是我国首座采用钢板剪力墙的超高层建筑,也是目前已知规模最大的钢板剪力墙结构,其主要抗侧力体系为钢板剪力墙和钢管混凝土柱所构成的核心筒。为研究这种结构体系及其构造做法的实际受力性能,并为设计计算提供试验依据,完成了2个2跨5层1∶5缩尺比例的钢板剪力墙模型的低周往复加载试验。试件变化的主要参数包括钢板剪力墙与周边框架的连接方式以及钢板剪力墙的加劲构造措施。试验表明,钢板剪力墙结构具有较高的承载能力,稳定的滞回性能。未设置加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载初期即发生平面外屈曲,其滞回曲线呈现一定的S形捏拢趋势;设置有4道竖向加劲肋的钢板剪力墙试件,在加载过程中未发生平面外屈曲,其滞回曲线呈饱满的纺锤形。此外,采用摩擦型高强螺栓连接的钢板剪力墙试件在加载过程中有较大噪声,可能影响结构的正常使用。     

LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体受剪性能试验研究

为研究OSB板和水泥纤维板作为LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体结构面板时的受力性能,进行7个不同结构面板的LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体试件的水平单调加载和低周反复加载试验研究,分析了组合墙体的受剪承载力、延性系数、耗能系数等。结果表明：面板拼缝是组合墙体的薄弱部位;在水平接缝处设置宽而完整钢衬板的墙体试件具有较高的受剪承载力和抗侧刚度;单面水泥纤维板单调加载时比低周反复加载时承载力提高约8.79%~12.27%,其受剪承载力较低,但屈服前试件基本完好;对于双面板墙体试件,无论在单调加载还是反复加载时,其承载力、抗侧刚度约为各单面板试件相应指标之和。低周反复加载试件的耗能系数基本接近。     

底框-斜向网格复合墙体抗震性能试验研究

通过对1/2比例底框-斜向网格复合墙体和相同尺寸的常规底框-密肋复合墙体进行拟静力对比试验，分析底框-斜向网格复合墙体的荷载-位移曲线特点和破坏过程，研究该复合墙体的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化、耗能能力、延性和钢筋应变规律等。试验结果表明：底框-斜向网格复合墙体具有很好的协同工作能力，充分体现了多重抗震防线的特点。与常规底框-正交网格复合墙体相比，相同截面尺寸及配筋的底框-斜向网格复合墙体的承载力增加了20%以上，刚度增加了约10%，耗能能力提高了约30%，同时位移延性系数减小了12%。     

既有剪力墙开洞粘钢加固模拟研究

针对一个既有建筑物中出现的剪力墙开洞问题,运用ANSYS建立了剪力墙开洞粘钢加固前后的有限元模型,从侧移与承载力方面研究其加固效果。结果表明:既有剪力墙开洞后,墙体的承载力下降较多,墙体的顶点最大位移超过规范要求;在洞口的右上角、左下角有明显的应力集中现象;当在洞口四周及墙肢外框对开洞剪力墙进行粘钢加固时,增强了洞口周围薄弱区域,减少了加固前洞口应力集中,其承载力、侧移均满足规范要求。