水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制与设计方法

为研究水平荷载作用下冷弯薄壁型钢剪力墙的失效机制和设计方法,对6片冷弯薄壁型钢剪力墙的足尺试件进行低周反复加载试验,分析了墙体高宽比、墙面蒙皮板配置和边龙骨配置对剪力墙的破坏机理、抗侧刚度、承载力、滞回性能和延性性能的影响.试验结果表明,冷弯薄壁型钢剪力墙在水平荷载作用下的破坏模式可分为剪切破坏和弯曲破坏2类.墙体高宽比、抗剪能力与抗弯能力的强弱配置关系是影响墙体破坏机制的2个重要因素.冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧刚度和承载力能力随着边龙骨配置的增强而增大,随着高宽比的增大而减小.针对抗震性能等级为性能Ⅲ和性能Ⅳ的冷弯薄壁型钢剪力墙,建议进行强弯弱剪设计,放大系数取1.1,以确保剪力墙在地震作用下具备良好的延性.     

焊接钢框架边节点抗火性能试验

为了得到焊接钢框架边节点的抗火性能,使用火灾试验炉对2个足尺H形钢框架节点进行了火灾行为的试验研究,并利用非线性有限元软件对试件进行了火灾反应分析.试验表明:焊接节点在火灾下有较大的转动能力,柱翼缘的弯曲变形和腹板的剪切变形是引起节点转动的主要因素,柱腹板加劲肋可提高节点临界温度50℃左右.将有限元模拟结果和试验结果进行了比较,取得了较好的一致,验证了有限元分析的正确性和可行性.最后提出了焊接节点抗火设计的建议,提高焊缝等级和设置柱腹板加劲肋可以提高节点的抗火性能.     

冷弯厚壁型钢螺栓连接抗剪性能试验

通过30个厚度为10 mm的冷弯厚壁型钢螺栓连接件的静力拉伸试验,考察不同边距、端距下试件的破坏模式、抗剪承载力及相关规范的适用性,并基于试验结果对规程建议公式进行修正.研究结果表明：在考察的边距、端距范围内,试件出现净截面、剪出、剪出与孔壁承压混合三种破坏模式;当试件发生剪出和剪出与孔壁承压混合破坏时,剪切破坏面上存在裂缝;试件达到极限承载力之前,出现在螺栓孔前的裂缝会减小钢板的受剪面积,导致试件抗剪承载力的计算结果高于实测结果;基于实际受剪面修正的剪出破坏承载力计算公式概念清晰,计算精度高;修正后美国规范AISC 360-16的计算结果与试验结果吻合最好,未修正的美国规范ANSI/AISC 360-16次之,而欧洲规范EN 1993-1-8的计算结果偏保守,中国规范GB 50018-2002的计算结果过于保守.     

厚壁型钢冷弯应力分析

以厚壁矩形钢管为研究对象,在冷作硬化实验的基础上,对厚壁型钢的塑性弯曲应力沿板厚方向的分布进行解析分析,对其冷弯回弹应力进行数值模拟,将弯曲应力和回弹应力叠加计算冷弯厚壁型钢沿板厚方向的残余应力分布。结果表明,变形外区拉应力由钢板外表面向中性层递减,变化幅度较大;变形内区压应力变化幅度较小;残余应力沿板厚方向近似线性分布;切向残余应力较大,最大值出现在板带的中性层附近。研究结果与相关文献给出的测量结果基本一致。     

冷弯薄壁型钢自攻螺钉连接抗剪性能试验研究

介绍单颗自攻螺钉连接件和多颗自攻螺钉连接件的试件制作、加载装置及它们抗剪承载力的试验全过程.根据试验过程和破坏现象,总结不同试件的荷载-变形曲线、抗剪承载力试验值及破坏模式.依据各国规范及相关文献,结合试验数据,验证中国规范GB 50018-2002及美国AISI规范对于计算单颗螺钉抗剪承载力的可行性及可靠性.通过探讨不同母材厚度、不同螺钉数目、不同螺钉排列方式及不同螺钉间距对自攻螺钉连接抗剪承载力的影响,总结得到自攻螺钉连接抗剪试验破坏的几个阶段、主要破坏模式和影响因素:(1)螺钉数目及间距是影响自攻螺钉连接抗剪性能的最主要因素;(2)螺钉排列方式对连接的抗剪性能影响较小;(3)在某些破坏模式下,母材厚度也是影响连接件抗剪性能的主要因素之一.通过对试验数据统计分析,发现自攻螺钉群的抗剪承载力具有“群体折减效应”,并给出能反映“群体折减效应”的螺钉群效率系数的分布范围,发现螺钉间距及数目也是影响效率系数的主要因素.     

冷弯薄壁型钢在装配式住宅中的应用

从冷弯薄壁型钢的发展现状、优缺点,应用推广的必要性、可行性、经济性等方面进行探讨;围绕装配式住宅产业急需实现工业化、标准化、集约化,得出冷弯薄壁型钢在装配式住宅中应用有着非常广阔的前景。     

影响冷弯型钢弯曲应力因素综合分析

本文计算、分析了板材初始厚度、屈服极限及内圆弯曲半径对冷弯型钢弯曲应力的影响，分析结果对提高产品质量和了解弯曲应力状态有参考价值。     

冷弯薄壁型钢螺钉连接抗剪性能试验研究

进行了149个冷弯薄壁型钢螺钉连接试件的抗剪性能试验,主要考察螺钉端距、间距、排列方式以及螺钉数目、连接板件材料等因素对抗剪承载力的影响.分析了现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)对壁厚1.5mm以下薄钢板螺钉连接抗剪承载力设计计算方法的适用性.针对规范GB 50018-2002对螺钉连接斜拔承压破坏抗剪承载力计算的规定,提出了考虑群效应的螺钉连接抗剪承载力设计计算方法.基于对钢板净截面拉断破坏时净截面的平均应力水平分析,给出了相应的验算公式.最后,参考澳洲规范AS/NZS 4600∶2005,提出了避免发生螺钉剪断破坏的方法.     

冷弯型钢和热轧型钢轴压柱性能研究概述

依照钢结构设计规范(GB50017-2003)和冷弯薄壁型钢结构技术规范(GB50018-2002),对冷弯型钢和热轧型钢轴压柱性能进行了对比分析。分析结果表明:冷弯型钢与热轧型钢性能有很大差别,设计规范不能合一。冷弯型钢壁薄、截面允许局部屈曲且形式多样,有其自身特殊的计算方法。     

冷弯薄壁型钢中间加劲板件有效面积计算方法

基于超薄壁高强冷弯型钢槽形截面轴压构件承载力试验研究,参考美国冷成型钢结构构件设计规范、澳洲冷成型钢结构规范和北美冷成型钢结构构件设计规范的计算方法,并结合我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的三类不同加劲板件的有效面积计算公式,对中间加劲板件有效面积的合理计算方法进行了探讨,提出了与我国现行规范有效面积计算方法相一致...     

钢板剪力墙的弹-塑性抗剪承载力分析

利用板条模型合理地模拟了钢板由弹性屈曲到屈曲后板条端部初始屈服,再到钢板大面积充分形成拉力带屈服的全过程.先分别考虑钢板和框架的单独作用,然后再考虑钢板和框架的组合,得到了钢板剪力墙的剪力-位移关系曲线,并给出了钢板和框架在各个不同受力阶段的剪力和位移计算公式,最后通过算例验证了公式的有效性.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

基于增量动力分析的钢框架-混凝土剪力墙结构地震易损性

易损性是结构本身的一个特性,是结构在不同地震强度指标作用下,达到特定失效状态或性能水平的可能性。建立钢框架-混凝土剪力墙结构的非线性分析模型,采用增量动力分析方法对结构进行地震易损性研究,提出地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,绘制易损性曲线;并结合地震倒塌储备系数对结构的抗震能力进行定量分析。结果表明:结构在立即使用状态时,易损性曲线斜率较大,曲线较陡,说明结构在震后不需经过修理仍可使用,随着谱加速度的增大,结构的超越概率急剧上升。结构在防止倒塌和整体失稳状态时,曲线走势趋于平缓,说明结构进入弹塑性状态后,耗能能力显著增强,结构的抗震倒塌能力可以满足规范要求。倒塌储备系数与结构的倒塌能力呈正相关变化趋势。研究结果为结构的抗震及倒塌能力评估提供参考。     

足尺钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为探究不同剪跨比下钢骨对足尺剪力墙结构抗震性能的影响,设计了一种适用于超高层建筑物的钢骨栓钉混凝土剪力墙形式,进行2个足尺钢骨混凝土剪力墙和2个钢筋混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,对比分析试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究表明:剪力墙试件剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;剪跨比较小时,试件发生剪切破坏。相较于钢筋混凝土剪力墙试件,钢骨的加入,减缓了试件裂缝的发展,降低了试件破坏程度,剪力墙试件的承载力、变形能力、延性、整体刚度和耗能能力都得到提高。剪跨比较小的剪力墙试件承载力更大,初始刚度、耗能能力明显增强,但延性较低。钢骨、栓钉、混凝土协同工作能力良好。     

竖向拼缝L形剪力墙抗震性能试验

为研究竖向拼缝对预制装配L形混凝土剪力墙抗震性能的影响,对3个剪跨比为2.15的足尺L形混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。拼缝采用无筋键槽形式,其中2个装配试件的竖向拼缝位置不同,另1个是整浇对比试件。试验结果表明:竖向拼缝对墙体的裂缝发展有一定影响,试件的裂缝在发展至拼缝键槽处后,会错动至键槽的尖点后再继续发展;竖向拼缝对试件的水平承载力及破坏形态没有明显影响,但对试件的延性及耗能有显著的影响,2个装配试件的正向位移延性分别提高了0.2%和14%,负向位移延性提高了8%和14%,耗能能力提高了30%,但竖向拼缝的位置对于耗能能力的影响不大;穿过竖向拼缝的水平钢筋没有发生应变突增或提前屈服。     

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙抗震性能

提出了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙结构.该新型剪力墙包含2种组合:不同受力体系(钢管混凝土、钢桁架与剪力墙)组合和不同材料(型钢与混凝土)组合,形成了多重组合剪力墙.进行了3个1/5缩尺中高剪力墙的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高.     

双层钢板剪力墙的初始抗侧刚度分析

提出了一种新型的抗侧力结构体系—双层钢板剪力墙,分析了钢板厚度、墙的高厚比、边长比等对其抗侧刚度的影响,并利用单位荷载法对抗侧刚度进行了拟合。     

加载方式对装配整体式剪力墙结构竖向变形影响模拟分析

准确掌握高层装配整体式剪力墙结构的竖向变形规律对保障施工质量与结构安全具有重要意义。为获得较为精确的装配整体式剪力墙结构竖向变形规律,本文以太原市某高层装配整体式剪力墙结构为例,基于BIM三维模型及施工进度模拟,基于装配式结构施工特点提出了精确荷载加载方式,考虑一次性加载和精确荷载加载方式两种不同加载方式的影响,利用ETABS软件对装配整体式剪力墙结构不同荷载加载模型的施工全过程荷载及竖向变形进行模拟,将模拟结果进行比对分析。结果表明：加载方式对装配整体式剪力墙结构竖向变形计算结果影响较大;考虑装配式结构施工特点的精确荷载加载方式模拟所得竖向变形峰值约为一次性加载竖向变形峰值的61%;相比预制构件,现浇构件变形结果受加载方式影响更大,而预制和现浇构件竖向变形的相互作用将加剧加载方式对结构变形的影响;ETABS竖向变形模拟值可为结构标高预补偿施工方案的确定提供参考,有助于弥补结构施工后变形,优化施工效果。     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

冷弯加劲高强方钢管柱受力性能及经济性分析

工程中常采用在截面上布置加劲肋的方法来增强构件的稳定性能。为研究冷弯加劲对高强钢管柱受力性能的影响,评估加劲高强钢管柱的经济性。采用有限元ABAQUS软件,建立了冷弯加劲钢管柱轴心受压分析模型。通过考察加劲形状、加劲个数、加劲间距及加劲大小对Q355钢管柱受力性能的影响,确定最优截面形式,进而分析在极限承载力相当时,高强Q690冷弯加劲钢管柱比普通Q355钢管柱用钢量的节约程度。结果表明,设置冷弯加劲可以明显地提升钢管柱轴心受压承载力,冷弯加劲对钢管柱承载力的提高作用随着加劲个数的增加基本保持不变。采用单个半圆弧加劲时,对构件承载力的增强作用便可达到良好的效果。冷弯加劲之间的距离对构件的稳定承载能力基本没有影响。加劲圆弧半径建议取板件厚度的2倍。承载力相当时,冷弯加劲Q690钢管柱的用钢量比Q355钢管柱节省35%左右。