新型冷弯薄壁型钢组合龙骨轴压性能试验研究

为解决轻钢结构承载能力低、敲击空鼓、防火防腐等诸多问题,设计了一种新型中间支撑轻钢灌浆墙体,其龙骨截面形式为多肢组合截面.开展了竖龙骨和立柱龙骨的轴心受压试验,并进行了精细化有限元分析.结果表明,在轴心荷载作用下,竖龙骨和立柱龙骨主要发生整体弯曲屈曲破坏,且伴随有畸变屈曲现象,二者出现的先后顺序不同.立柱轴压承载力达到127kN,可以作为墙体体系中的主要受力构件.ABAQUS有限元软件可以精确地模拟出冷弯薄壁型钢组合截面龙骨的极限承载力和破坏模式,模拟结果与试验结果吻合良好.通过调整长细比及有效截面面积,对现行规范中轴压构件承载力计算方法进行修正,得到了竖龙骨与立柱轴压承载力的合理计算方法.     

冷弯薄壁方钢管-稻草板组合墙体轴压性能

为研究冷弯薄壁方钢管与纸面稻草板(稻草板)组成的组合墙体的轴压性能,对三面组合墙体试件进行轴心受压试验,得到组合墙体的轴心受压承载力和破坏模式.试验结果表明,组合墙体的破坏模式是钢管端部屈曲破坏、稻草板局部发生褶皱和弯曲.方钢管和稻草板协同工作性能良好,稻草板对方钢管起到了良好的约束作用,组合墙体承载力较高.采用有限元软件ANSYS对组合墙体进行非线性分析,数值分析结果与试验结果吻合较好.在此基础上,利用有限元模型分析了钢管壁厚、墙体高厚比及自攻螺钉间距对组合墙体承载能力的影响,提出了该组合墙体轴压承载力计算公式.计算结果表明,该公式能很好地计算组合墙体承载能力.     

组合墙体在竖向荷载作用下的承载力分析

摘要：本文采用有限元法对普钢结构与轻钢结构组合的墙体在竖向荷载作用下的承载力进行了分析。结果表明,在该组合墙体中,由轻钢承受竖向荷载。当增大墙体高度时,墙架柱的轴向承载力降低;当墙架柱间距由600mm增大到1200mm时,轴向承载力略有提高。分析了冷弯薄壁型钢在组合墙体中的承载力。     

填充轻聚合物的轻钢结构墙体轴压性能数值分析

为研究填充轻聚合物的轻钢结构墙体的轴压性能和破坏机理,文章建立了填充轻聚合物的轻钢结构墙体有限元分析模型,明确了材料关系模型和复杂接触模型,进行了结构非线性有限元分析;与试验结果对比,验证了有限元建模的准确性;对面板类型、面板厚度、立柱自攻螺钉间距等参数进行分析,研究其对填充轻聚合物的轻钢结构墙体轴压性能的影响规律。研究结果表明,填充轻聚合物的轻钢结构墙体轴压承载力和轴压刚度的主要影响因素为面板类型、面板厚度及立柱自攻螺钉间距。研究成果可以为填充轻聚合物的轻钢结构墙体设计与计算提供科学依据。     

轻钢龙骨组合墙体抗侧性分析

轻钢龙骨组合墙体住宅是一种新型的房屋结构体系,具有能耗低、承载强度高、抗震性能优越等特点,因而这种结构形式在欧美等发达国家倍受青睐。在我国应用推广这种新型的结构体系,同样具有十分广阔的应用前景。文章对单片轻钢龙骨组合墙体进行有限元数值模拟分析,以研究蒙皮板厚度、墙架立柱厚度、竖向荷载对组合墙体抗侧性的影响。分析结果表明：随蒙皮板厚度、墙架立柱厚度增加轻钢龙骨组合墙体墙体抗侧性明显增强;在施加竖向荷载的情况下墙体抗侧性也有所增加。     

HR-EPS模块剪力墙轴心受压承载力试验研究

HR-EPS模块剪力墙由于中间有芯肋、混凝土不连续、钢筋和混凝土的粘结作用削弱都会造成墙体截面损伤,因此会直接影响墙体的竖向承载力。通过试验研究和数值模拟相结合的方法对HR-EPS模块剪力墙的轴心受压承载力进行研究。研究结果表明:(1)从开始加载到墙体破坏之前,墙体的侧向位移值变化幅度很小;在试件接近达到破坏荷载时,钢筋和混凝土应变达到最大值,说明轴心受压墙体具有较高的竖向承载能力和抵抗变形的能力;(2)墙体的承载力随着钢筋含量的增加而增加;(3)由模拟和试验测得的荷载-位移曲线及钢筋和混凝土的应变曲线基本吻合,表明通过合理的混凝土本构关系基本能满足模型的要求。同时根据以上研究结果推导出了HR-EPS模块剪力墙受压承载力公式。     

不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体抗震性能有限元分析

在对不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体试验研究的基础上,利用ADINA有限元软件建立不同间距灌芯形式组合墙体的三维有限元模型,结合试验结果验证有限元计算模型的合理性,分析组合墙体的变形破坏特征和抗震性能.通过对组合墙体的数值模拟计算,讨论混凝土灌芯情况和墙体高宽比对组合墙体承载力的影响,结果表明:增加钢筋混凝土芯柱的数目可以有效加强组合墙体的抗侧承载力,组合墙体的破坏模式由弯剪破坏向剪切破坏转变;随着高宽比的增大,组合墙体的开裂荷载和极限承载力降低.     

缀板加强冷弯薄壁C形钢受压极限承载力研究

为研究缀板加强冷弯薄壁C形钢受压构件的受力性能,采用ANSYS软件建立其非线性有限元模型,并与试验破坏特征、极限承载力进行对比,验证建模方法的正确性. 研究缀板间距及偏心距对缀板加强冷弯薄壁C形钢在轴压及单向偏心受压作用下的极限承载力及屈曲模态的影响规律. 结果表明：随缀板间距减小,C形钢的屈曲变形由畸变屈曲逐步转为局部屈曲,轴心受压及偏心受压构件极限承载力逐渐增高;随偏心距增大,偏心受压构件的极限承载力逐渐降低;建议缀板加强冷弯薄壁C形钢轴压、偏压构件的缀板间距分别取λ/3、λ/4（λ为屈曲半波长度）. 基于缀板加强冷弯薄壁C形钢的受力特点及直接强度法,提出缀板加强冷弯薄壁C形钢构件轴压及偏压极限承载力的修正公式,并验证了公式的准确性.     

FRP-混凝土-钢组合长柱的轴心受压实验研究

结合纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,即FRP)、混凝土和钢这3种材料的优点提出了一种FRP-混凝土-钢组合长柱.为了研究FRP-混凝土-钢组合长柱的承载性能,对其进行了轴心受压的静力实验研究.完成了4组FRP-混凝土-钢组合长柱的足尺模型静力实验,同时为了进行对比分析,还进行了1组钢管的轴心受压静载实验,以及1组FRP管的轴心受压静载实验.研究结果表明,FRP-混凝土-钢组合长柱可以较好地发挥3种材料各自的优点,在具有较高承载力的同时还具有较好的延性.     

复合节能轻质墙板轴心受压承载力试验

针对低层民用建筑中的墙板自重大、保温性能差的问题,提出一种集围护、分隔、保温与承重等多种功能于一体的新型复合节能墙板构件—薄壁型钢-保温芯材-薄面板复合节能轻质墙板.通过对4个全比例尺寸的墙板试件在单调静力荷载作用下的轴心受压试验,探讨了对复合节能墙板起决定作用的破坏模式以及墙体轴心荷载极限承载力计算原则.试验结果表明:墙板中薄壁型钢与薄面板通过自攻螺钉连接为一个整体,共同承担竖向轴心荷载.墙板试件中采用2种不同类型的薄壁型钢,最终极限承载力相差可达到60%以上,可见薄壁型钢对墙板轴心荷载极限承载力有较大的影响.研究结果为今后推导复合节能墙体的轴心受压极限承载力的计算模型与计算公式提供了理论依据.     

拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法

为了掌握拼装式轻钢结构活动房的受力性能,解决活动房安全性问题,提出一种拼装式轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算方法。分析了拼装式轻钢结构活动房墙体中轻钢龙骨、连接件的弹性模量、屈服点等力学性能;在此基础上建立有限元模型。给出计算假设,分析了美国计算标准。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯曲屈曲破坏模式的情况下,依据欧拉方程获取额定屈曲应力。在拼装式轻钢结构活动房墙体处于弯扭屈曲破坏模式的情况下,依据美国计算标准计算额定屈服应力。拼装式轻钢结构活动房墙体处于受压强度破坏模式下,依次分析轻钢龙骨和轻钢墙板先出现强度破坏时墙体竖向荷载受力计算结果,得出不同破坏模式下墙体竖向荷载受力计算理论值。将轻型薄壁中空方管、V型连接件以及蒙皮组成拼装式轻钢结构活动房墙体作为试件,利用集中加载模拟竖向荷载,得到受力结果的实验值。计算不同试件轻钢结构活动房墙体竖向荷载受力计算结果,将实验值和理论值相比。结果表明:所提方法得到的理论值和实验值相比略低;但整体看来和实验值相差不大,符合实际应用。可见所提方法计算结果可靠。     

再生混凝土多孔砖砌体轴心抗压强度试验

制作再生混凝土骨料替代率为75%、抗压强度达到MU10的再生混凝土多孔砖。对18个再生混凝土多孔砖砌体试件在轴心荷载作用下的试验进行研究。考察再生混凝土多孔砖砌体在不同砂浆强度下的受压性能和极限承载力,分析砌体的受压变形过程和破坏特征。结果表明:再生混凝土多孔砖砌体的受压性能和普通混凝土多孔砖砌体的受压性能基本相似,极限状态时多孔砖砌体被贯通的竖向裂缝分隔成若干独立小立柱,小立柱被压坏,再生混凝土多孔砖砌体轴心抗压强度略小于普通混凝土多孔砖砌体。通过对试验数据的分析,参考现行《砌体结构设计规范》建议的公式,提出了再生混凝土多孔砖砌体的轴心抗压强度计算公式。     

无比钢轻钢龙骨住宅组合墙体受剪性能

文章利用有限单元法对无比钢轻钢龙骨住宅组合墙体的受剪性能进行了分析,考虑了材料非线性和几何非线性,采用有限元方法分析了不同墙面板材料、不同墙架柱间距、不同螺钉间距等参数对组合墙体承载力的影响.结果表明:组合墙体的墙面板材料特性对组合墙体的受剪承载力影响非常大,随着墙架柱间距缩小、边缘自攻螺钉间距加密,组合墙体的受剪承载力明显提高.     

主方支圆钢管轻骨料混凝土K型节点承载力

为研究主方支圆高强钢管轻骨料混凝土有间隙K型节点的承载力,对支管间设置加劲板的节点和基本型节点进行了主管轴压静力加载试验,考察了加劲板和支主管偏心距对节点破坏模式和承载力等受力性能的影响.试验结果表明:与受拉支管相连的主管鼓起、支主管焊缝开裂、支管根部屈曲、加劲板焊缝开裂和加劲板屈曲是该类节点的典型破坏模式;受压支管和主管受压区内轻骨料混凝土未发生明显破坏,受拉支管和主管受拉区内轻骨料混凝土发生轻微破碎;加劲节点的屈服承载力和极限承载力较基本型节点分别提高43.4%～69.6%和25.9%～43.1%.基于有间隙K型节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递效应和轻骨料混凝土约束效应的与受拉支管相连的主管凸曲承载力计算式和支主管焊缝开裂承载力计算式.     

轴心受压部分加劲板件稳定系数计算方法研究

基于能量法对冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴心受压构件的弹性畸变屈曲应力和半波长进行推导分析,得到相应部分加劲板件的稳定系数建议计算公式.与有限条法计算结果的对比分析表明,建议的部分加劲板件稳系数计算方法具有较高的精度和较好的通用性.在此基础上,通过简化分析给出了轴心受压构件部分加劲板件考虑畸变屈曲和局部屈曲的协同稳定系数计算方法.算例分析以及国内外的相关实验结果的验证表明,建议方法能够更好地考虑轴心受压开口截面构件畸变屈曲和局部屈曲对于构件极限承载力的影响,承载力计算结果相对于我国现行《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)更加准确,适用性更强.     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的试验研究

进行了6个带约束拉杆和1个不设约束拉杆L形钢管混凝土短柱的轴心受压试验,分析了钢管壁厚度、约束拉杆直径和间距等主要参数对带约束拉杆L形钢管混凝土短柱轴压性能的影响.试验研究表明,在轴心压力作用下,设置了的L形钢管混凝土短柱的极限承载力有所提高,拉杆的设置能改善核心混凝土的约束作用,延迟或避免钢管在应力达到屈服强度前发生局部屈曲而导致构件的过早破坏,从而使L形钢管混凝土轴压短柱的延性有较大幅度的提高.     

考虑受力蒙皮作用的除尘器壳体墙板的承载性能

采用非线性有限元方法研究除尘器壳体承受板顶竖向均布荷载作用的墙板发挥受力蒙皮作用时的破坏形式和承载能力,分析墙板厚度、墙板宽度、加劲肋间距、立柱横向支撑间距、立柱截面尺寸等因素对墙板承载能力的影响。结果表明：立柱受载水平较低时,墙板发生受剪屈服破坏;立柱受载水平中等时,墙板同时发生受压和受剪屈服破坏;立柱受载水平较高时,墙板发生受压屈服破坏。在同等立柱受载水平情况时,墙板承载能力随着墙板厚度增加、墙板宽度减小、加劲肋间距减小或者立柱支撑间距减小而增大。立柱截面尺寸增大使得立柱刚度增大时,立柱稳定性提高,墙板承载力增大。     

木塑-混凝土组合柱轴心受压试验及有限元分析

目的为了实现建筑工程领域节能环保及可持续发展,提出木塑-配筋混凝土柱这一新的结构形式,为开展研究这类构件力学性能奠定基础.方法设计制作了5根试验柱:木塑立柱、木塑素混凝土组合柱、钢筋混凝土柱、配箍率不同的两根木塑混凝土组合柱,完成了试验柱轴心加载试验,并与传统钢筋混凝土柱进行对比分析,获得相关试验数据.结果在木塑型材中配置纵向受力钢筋并浇筑混凝土,能够明显提高木塑柱的抗压承载力,改善了木塑型材在压力作用下的破坏形态,与同尺寸钢筋混凝土柱相比,在保证承载力没有降低的情况下节约了混凝土用量.结论柱中箍筋用量的改变对柱承载力及破坏形态没有影响,木塑型材有效约束了混凝土柱轴心受压时的侧向位移,并提高了柱的延性指标.利用有限元软件模拟结果与试验实测结果能够较好吻合,充分验证了试验结果的准确性.     

轴心受压开孔薄板弹性屈曲性能分析

由于开孔板件的孔洞周围会出现应力集中,板件易在开孔部位提前进入屈服状态,发生屈曲,进而影响整体结构的稳定性.用Abaqus对开孔板件在轴心受压情况下的弹性屈曲性能进行分析,讨论板件开孔大小以及开孔位置、开孔间距、板件宽厚比、板件尺寸等对开孔板件屈曲性能的影响.在分析参数的基础上,给出轴心受压开孔板件屈曲稳定系数的建议公式.结果表明,开孔位置距离板件短边较近时,板件的屈曲系数明显下降,且随着开孔尺寸的增大影响程度越大;孔间距固定在一定范围时对开多孔薄板的屈曲系数影响较小;板件的宽厚比及其尺寸对轴压薄板的屈曲系数影响不大.     

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.