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.     

中间支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体抗剪性能研究

为了提高C形冷弯薄壁型钢墙体抗剪承载力和抗侧刚度,提出了一种新型中间"Z"字形支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体,并基于低周反复试验,采用ABAQUS有限元软件建立了墙体模型,通过墙体破坏特征、荷载-位移曲线和墙体最大抗剪承载力三方面验证了模型的准确性,进一步分析了"Z"字形斜撑、钢材厚度、横撑以及竖向荷载对墙体抗剪性能的影响.研究结果表明:墙体抗剪承载力主要由"Z"字形斜撑、填充材料、内墙板三部分承担,墙面板、填充材料与钢框架相互约束,共同工作;"Z"字形斜撑可以有效提高墙体抗剪承载力,在空框架墙体中作用尤其明显;随着钢材厚度的增大,墙体抗剪承载力逐渐提高,但影响程度随着钢材厚度的增加而减小;横龙骨和竖向荷载对墙体抗剪承载力的影响较小;竖向荷载的增大会降低墙体抗剪承载力,但较低幅度较小;推导出了适用于新型中间支撑冷弯薄壁型钢灌浆墙体的抗剪承载力计算公式,并提出了墙体构造要点.     

FCP复合墙板在循环荷载下抗剪性能试验

目的研究纤维水泥压力复合外墙板在低周往复荷载下的抗剪力学性能,为其在实际工程中应用提供合理的设计依据.方法通过对3面足尺的FCP复合外墙板进行低周往复试验研究,得到各试件的荷载-转角曲线,承载力骨架曲线,极限承载力,转角延性系数,能量耗散系数,抗剪刚度.结果 FCP复合外墙板试件的破坏模式主要表现为:FCP覆面板角部位置破坏,冷弯薄壁型钢龙骨与自攻螺钉连接失效,两侧边框龙骨节点位置冷弯型钢龙骨连接位置破坏.试件延性系数在1.98~6.56,能量耗散系数在0.56~0.71,并得到了试件在层间位移角达到1/300时,对应的抗剪刚度.结论 FCP复合墙板满足正常使用状态下承载力要求.整个加载过程中,墙板试件没有从主体结构脱落.钢龙骨间距对试件侧向抗剪承载力影响不大,窗洞口削弱了试件的侧向抗剪承载力.     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能研究

低层冷弯薄壁型钢结构住宅在地震区具有较广泛的应用前景.本文通过有限元分析软件SAP2000建立有限元模型计算分析并与传统钢框架结构比较,得出了冷弯薄壁型钢结构整体抗震性能更优的结论.同时对该结构组合墙体的抗剪性能进行了分析.根据墙体覆面板和龙骨共同承担水平荷栽的特性,建议在抗震设计中.将结构抗侧力构件设计成两道防线抵御地震作用.     

钢框架-内嵌冷弯薄壁型钢复合墙体静力抗侧性能与设计方法

钢框架-内嵌冷弯薄壁型钢复合墙体(PF-CFSF)结构体系适用于多、高层建筑结构.用SAP 2000有限元针对PF-CFSF结构水平荷载下的抗剪性能进行分析.结果表明,用SAP 2000有限元能够较精确地模拟PF-CFSF结构的抗侧性能;PF-CFSF结构体系的弹性抗侧刚度及剪力分担率与钢框架抗侧刚度、墙体宽度及墙体覆面板材有关;在弹性工作阶段,PF-CFSF的抗侧刚度为钢框架(PF)和冷弯薄壁型钢复合墙体(CFSF)的刚度之和;冷弯薄壁型钢复合墙体与钢框架之间剪力分配符合按刚度分配的原则.抗侧刚度和剪力分配原则可用于多高层PF-CFSF结构体系的弹性阶段设计.     

冷弯薄壁型钢双层组合墙体往复加载数值模拟

为了解冷弯薄壁型钢双层组合墙体的力学性能,采用ANSYS软件建立了有限元模型,考虑轴压、柱的截面尺寸、不同材料面板和楼盖梁数量,对4组共11个双层组合墙体进行了低周往复加载模拟。结果表明:⑴随着轴压的增加,墙体的承载力逐渐减小,变化幅度由大变小,延性系数减小;⑵仅在截面尺寸变化时,截面尺寸增加,墙体的承载力提高;⑶墙面板有明显的蒙皮效应,硅酸钙板的墙体承载力较高;⑷增加楼盖梁数量可以提高墙体承载力。     

冷弯薄壁型钢桁架组合楼盖抗弯性能试验研究

文章进行了3块冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖试件和1块冷弯薄壁钢桁架-ALC板组合楼盖试件的抗弯性能试验,详细考察了组合楼板在均布荷载作用下的应变分布规律和破坏模式,研究了荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线。试验研究表明:组合楼盖的抗弯承载力随着抗剪连接件个数的增加和节点连接强度的增大而增加;组合楼盖在承受相同弯矩的情况下,冷弯薄壁型钢桁架-ALC板组合楼盖产生的最大挠度明显大于冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖产生的最大挠度。研究结果将为冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计和应用提供参考依据。     

冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型研究

组合墙体作为冷弯薄壁型钢结构体系的主要承重和抗侧力构件，其受力性能对房屋整体结构抗震性能的影响应重点关注. 基于此，建立冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型，采用非线性对角弹簧模拟分析组合墙体的剪切变形，设置梁式杆件模拟分析组合墙体的弯曲变形，且墙体门窗洞口的影响也可在模型中体现. 借鉴日本规范建议的墙体等代拉条法，推导出简化计算模型中对角弹簧轴向刚度的计算方法. 结合组合墙体拟静力加载试验，验证了组合墙体简化计算模型的正确性，该模型满足基于弹性的设计要求，不适用于结构的弹塑性分析. 最后，基于组合墙体的简化计算模型，参照振动台试验试件建立了3层冷弯薄壁型钢结构房屋的有限元模型，通过弹性动力时程分析验证了组合墙体简化计算模型的正确性，可为轻钢结构的抗震设计提供参考.     

秸秆草砖-冷弯薄壁型钢组合墙抗压性能

对水稻秸秆草砖与冷弯薄壁型钢的组合墙体的抗压承载性能进行了试验研究。试验设计并制作了由水泥砂浆作为保护层的秸秆草砖-冷弯薄壁型钢组合墙体,通过分级加载的方式对墙体进行了轴压试验。试验结果表明:当组合墙体到达极限承载力时,墙体内部钢柱均已屈服,墙体表面出现不同程度的裂缝且短边两侧墙面出现鼓包,近钢侧墙面平面外位移大于远钢侧墙面。此外结合中外冷弯薄壁型钢的规范及研究对组合墙体抗压承载力进行了探讨,得出秸秆草砖作为墙体内部填充物能够明显的提高钢柱的承载力,以及当长度系数取0.35时按中国规范计算的抗压承载力与试验值相符合程度更高的结论。     

双钢板-混凝土短肢组合剪力墙抗震性能试验

对4个双钢板-混凝土短肢组合剪力墙试件进行了试验,考虑了单调、循环两种加载方式以及1.0、2.0两种剪跨比,研究了该类墙体的破坏模式、延性、刚度、承载力、耗能等抗震性能指标.试验结果表明:组合剪力墙在加载过程中经历了混凝土的开裂和压溃、钢板的屈曲和屈服甚至断裂,其破坏模式属于典型的弯曲控制型破坏;组合剪力墙的位移延性系数均超过3.0,试件具有较好的变形能力;剪跨比为2.0的组合剪力墙具有更好的延性;循环加载组合剪力墙表面钢板的屈曲和混凝土的严重损伤,致使其耗能较差;循环加载组合剪力墙的极限荷载、延性系数较单调加载组合剪力墙均降低10%以上.提出限制表面钢板屈曲的优化建议.     

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙．利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析．结果表明：随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡．随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势．设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性．     

核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究

对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究,设计一个轻型钢框架对比试件,进行单调加载试验;两个轻型钢木组合剪力墙试件,进行低周反复荷载试验;考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响,研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力,随着板厚的增加抗侧性能有所提升;轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差,轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用,可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用.建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律,为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考.     

冻融环境作用下低矮RC剪力墙抗震性能试验研究

采用人工气候快速冻融试验方法,对4个实际剪跨比为1.14的低矮RC剪力墙试件进行冻融试验,进而对其进行低周反复加载试验,研究低矮RC剪力墙经不同冻融循环作用后其抗震性能的衰减规律.以承载力、延性系数、塑性转角、强度衰减、刚度退化和累积滞回耗能等指标为参数,探讨冻融循环次数对低矮RC剪力墙抗震性能的影响.结果表明:暗柱和墙体分布钢筋可以约束冻胀裂缝的开展,延缓冻融循环作用对墙体造成的破坏;冻融循环作用会引起低矮RC剪力墙的破坏模式由弯曲为主的弯剪破坏向剪切为主的弯剪破坏转变;冻融循环作用下低矮RC剪力墙抗震性能指标退化规律为:随着冻融循环次数的增加,水平抗剪承载力显著降低,位移延性系数和塑性转角显著增大,强度退化速率加快,耗能能力逐步变差.     

压型钢板剪力墙抗剪性能有限元分析

提出使用压型钢板组成剪力墙,对钢筋混凝土框架进行框剪抗震加固的方法,并对压型钢板剪力墙的抗剪性能进行有限元分析。结果表明,压型钢板板条间连接的剪力墙具有较好的整体性,抗剪延性好,可充分耗能;压型钢板沿肋向受压的剪力墙会发生面外鼓曲失稳破坏,其抗剪稳定承载力远小于沿肋向受拉时的承载力。对板材不同布置方案的极限抗剪承载力进行对比分析可知,压型钢板斜向45°布置且相邻板材连接时抗剪承载力性能最佳。     

正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能研究

开展4根不同剪跨比的正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能的试验研究与有限元分析。通过加载试验得到了足尺寸试件的受剪承载力、破坏形态和荷载-位移曲线,并采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。结果表明:正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪破坏由螺钉连接强度控制,正弦波纹腹板在连接处出现孔壁承压变形和撕裂两种破坏形态;有限元分析得到的钢箱梁破坏形态与试验破坏形态一致,受剪承载力有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。     

锈损冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力试验研究

为了研究锈蚀对冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力的影响,以工程拆除的8根锈损冷弯薄壁C形钢檩条为研究对象,进行受弯承载力试验.通过对比不同锈蚀程度的冷弯薄壁型钢梁的破坏模式和受弯承载力,提出了锈损冷弯薄壁C形钢梁受弯承载力修正公式.结果表明,随着锈蚀程度增加,钢梁弯角和腹板部位的强度和延性逐渐降低,钢梁破坏模式由先屈服后屈曲向...     

自攻螺钉连接件抗剪承载力的分析

分析了影响冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力的主要因素是自攻螺钉连接件抗剪承载力,介绍了日本等其他国家规范中的计算方法,以及影响连接件承载力的因素,为我国进行相关研究提供参考依据。     

波纹钢板剪力墙结构的抗侧性能分析

利用有限元分析软件ABAQUS,对16个单层波纹钢板剪力墙结构进行弹性屈曲分析和非线性推覆分析,研究其在侧向荷载作用下的工作机理和抗侧性能,并探究了波纹几何参数对波纹钢板剪力墙结构屈曲性能和抗侧性能的影响规律.研究结果表明:与平钢板剪力墙相比,波纹钢板剪力墙具有较高的弹性屈曲临界荷载以及抵抗竖向荷载的能力,同时也具有良好的抗侧性能;随着宽高比的增加、高厚比的降低,波纹钢板剪力墙的初始抗侧刚度和极限承载力均提高;随着波纹钢板波幅的增加,极限承载力增大,初始抗侧刚度的变化较小;波纹钢板波长的增加对极限承载力以及初始抗侧刚度的影响均较小.     

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.