轻钢泡沫混凝土组合墙体竖向承载力试验

目的为推广轻钢-泡沫混凝土-纤维水泥压力板组合墙体的应用,在外部贴纤维水泥压力板的轻钢龙骨组合墙体里灌注泡沫混凝土,研究轴心受压承载力对墙体的影响.方法通过对5块轻钢-泡沫混凝土-纤维水泥压力板组合墙体进行轴心受压承载力试验,分别研究了有无泡沫混凝土、有无拉条、墙面板与立柱连接自攻螺钉间距对墙体承载力的影响.结果内部填充泡沫混凝土后,轻钢立柱不再发生整体弯曲屈曲,只发生局部屈曲;竖向荷载作用下的稳定承载力显著提高;螺钉间距由400 mm加密至200 mm,轴心受压承载力随之增大;拉条对承载力的提高不明显.结论在轻钢-泡沫混凝土-纤维水泥压力板组合墙体承受轴心受压时,内部填充的泡沫混凝土会发挥一定的作用,建议在进行竖向承载力计算时,考虑泡沫混凝土的影响.     

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.     

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。     

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.     

结构参数对低层轻钢房屋抗震性能影响分析

为研究不同结构参数对低层轻钢房屋抗震性能的影响,以已有试验结果为基础,采用ABAQUS软件建立轻钢房屋的有限元模型,计算得到的房屋自振频率、加速度反应及位移反应等均与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的正确性.在此基础上,对验证后的房屋模型在9度多遇及9度罕遇地震作用下进行了变参数分析.研究结果表明:采用增加覆面板数量、增设柱间斜撑的墙体构造形式可提高房屋的自振频率、加速度及位移响应;但改变覆面板材料对整体结构的动力特性及地震响应影响较小;墙体开洞率对房屋在地震作用下的结构响应影响明显,因此墙体开洞率不应大于29.09%;轻钢房屋长宽比减小,平面布置更规则,结构自振频率增大,加速度及位移响应降低.     

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.     

轻钢龙骨-黄麻纤维生物基面板组合墙体抗震性能分析

为推动生物基纤维材料在绿色装配式生态村镇住宅中的应用,将黄麻纤维生物基面板作为轻钢龙骨墙体的覆面板材料,形成装配式组合墙体.通过理化性能实验和SEM实验测定黄麻纤维生物基面板的弹性模量和静曲强度,并分析面板的微观构造组成.利用ANSYS/Structural有限元软件建立基于半刚性节点连接的组合墙体计算简化模型,分析不同面板厚度对组合墙体抗震耗能性能的影响.结果表明:黄麻纤维生物基面板的弹性模量和静曲强度要远大于传统的OSB板;增加黄麻纤维生物基面板的厚度能增强组合墙体的塑性变形能力,减小刚度退化幅度,提高刚度残余;组合墙体的抗震性能和能量耗散能力更优.     

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.     

现浇轻质复合保温墙体抗弯性能试验

通过对3种不同形式的现浇轻质复合保温墙体的抗弯试验研究，分析了龙骨的厚度、面板的密度等因素对轻质复合保温墙体的承载力、挠度的影响。研究表明，现浇轻质复合保温墙体抗弯承载能力较高，其中轻钢龙骨厚度越厚，抗弯承载力越高；面板的密度越大，抗弯承载力越大。提出墙体自攻自钻螺钉的合理间距，并证明了墙体芯料对轻钢龙骨的包裹作用能够提高抗弯承载力。为该墙体的实际工程应用提供可靠的理论依据。     

新型腹板开孔HF1轻钢龙骨复合墙体传热性能研究

在腹板开孔C型轻钢龙骨的研究基础上,对新型腹板开孔HF1轻钢龙骨复合墙体截面参数、开孔参数对传热性能的影响进行数值模拟分析。分析内容包括两大部分:复合墙体的截面参数(龙骨高度、龙骨厚度、龙骨翼缘宽度)对墙体传热的影响;腹板开孔参数(孔长、孔宽、孔洞横向间距、孔洞纵向间距、开孔排数)对墙体传热的影响。研究结果表明:龙骨高度及龙骨厚度对墙体传热系数的变化影响较为明显,龙骨闭合翼缘宽度无明显影响。孔长和开孔排数是影响传热性能的主要参数。     

基于自攻螺钉组件模型的冷弯薄壁型钢梁柱节点抗连续倒塌数值分析

冷弯薄壁型钢(CFS)结构具有构件重量轻、施工进度快、抗震性能好等优势,具备良好的社会和经济效益.文章以CFS结构中自攻螺钉连接梁柱复杂节点的连续倒塌性能为研究目标,通过数值分析中的组件模型法考虑自攻螺钉承载失效模式.基于数值参数分析,研究螺钉抗拔强度、立柱截面厚度和梁跨高比对结构连续倒塌工况下承载性能和破坏模式的影响...     

轻钢组合楼盖面内刚度和承载力计算方法研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖的面内刚度和承载能力,采用ABAQUS软件建立楼盖有限元模型,通过轻钢楼盖面内滞回试验结果进行验证.研究不同参数对楼盖模型面内刚度和承载力的影响规律,结果表明:改变楼盖梁尺寸、楼盖梁腹板开孔面积和间距以及扁钢带和刚性支撑件的布置方式对楼盖面内刚度和承载力影响较小,减小自攻螺钉连接间距和组合楼盖的长宽比能提高组合楼盖的面内刚度和承载力,在20～40 mm范围内改变楼板厚度对组合楼盖面内刚度和承载力存在一定影响.基于组合楼盖的破坏模式和受力机理,楼盖的面内极限承载力可通过单颗自攻螺钉连接的承载力和楼盖两侧自攻螺钉连接的数量进行估算.基于退化四折线模型,建立组合楼盖面内刚度的计算方法,为轻钢楼盖的工程设计与应用提供理论依据.     

水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体抗剪试验

为提高墙体的抗剪承载力和墙体的延性的要求,研究不同轴压力的作用下对水泥聚苯模壳格构式混凝土墙体的水平抗剪性能的影响.通过对墙体试件模型进行抗剪试验及有限元模拟,分析其受力过程中裂缝的发展、破坏时的延性以及抗剪承载力.结果表明:墙体具有良好的抗剪性能,破坏时仍能保证结构的整体性;墙体试件的开裂荷载随轴压比的增大而提高,延性随着轴压比的增大而降低;墙体所受的轴压比为0.3,墙体的抗剪承载力达到最大.     

基于局部火灾情况下冷弯薄壁型钢货架立柱稳定性研究

为研究冷弯薄壁型钢异型截面货架立柱在局部火灾下的轴压性能,以欧洲规范EN 1991-1-2和EN 1993-1-2为基础,采用有限元分析软件ABAQUS模拟火源在构件底部时的温度场,并对局部火灾情况下冷弯薄壁型钢货架立柱进行轴压稳定性分析。首先通过现有试验结果验证了有限元分析模型的准确性,随后对不同截面、不同长度和不同厚度的货架立柱在不同温度作用下的轴压性能进行数值分析,并在温度场分析模型中考虑了火焰长度、火焰直径和热释放率等3个因素的影响。结果表明:货架立柱的长度和温度对其轴压承载力有较大影响;在局部火灾情况下,货架立柱温度沿长度方向呈现梯度分布,并且这种温度梯度对货架立柱破坏模式有着重要影响。最后,基于数值参数分析结果,给出了冷弯薄壁型钢货架立柱在局部火灾(800℃)情况下适用于整体屈曲的直接强度法(DSM)设计曲线。     

基于ABAQUS的承压状态下PHC管桩变参数分析

为研究轴压力作用下预应力高强混凝土(PHC)管桩的抗震性能,本文采用非线性有限元软件ABAQUS对PHC管桩进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验结果吻合较好,表明该有限元模型参数可靠.在此基础上,利用该有限元模型参数对PHC管桩进行了变参数分析,分析了轴压比、非预应力筋、剪跨比和箍筋间距对PHC管桩的影响.研究结果表明:轴压比、非预应力筋和剪跨比是影响PHC管桩受力性能的主要因素,然而改变箍筋间距对PHC管桩的受力性能影响较小.     

钢管式桥梁栏杆结构性能及设计参数研究

以钢管式桥梁栏杆结构为研究对象,采用现场加载试验与有限元分析法相结合方式,探讨传统的钢管式栏杆结构是否满足《城市桥梁设计规范》强制性修订条文设计性能要求;在此基础上进一步分析了立柱间距L、立柱与扶手构件厚度D、栏杆高度H 3个主要设计参数变化对结构性能的影响规律。结果表明:传统的钢管式桥梁栏杆结构满足规范条文要求,安全储备系数较高;当立柱间距L大于2 200 mm时扶手水平变形率会急剧增大,且栏杆的抗侧移能力与立柱和扶手构件厚度参数呈正相关性而与栏杆高度参数呈负相关性。     

轻钢龙骨聚氨酯外墙挂板抗弯性能模拟分析

针对一种新型的轻钢结构外墙挂板,根据轻钢龙骨聚氨酯外墙挂板的荷载挠度曲线以及刚度变化规律,对墙板模型的抗弯性能进行分析.在此基础上共设计了5组共12个试件进行数值模拟,研究了龙骨高度、龙骨布置间距以及采用的钢筋等级和钢筋直径等因素对墙板抗弯性能的影响.结果表明,随着龙骨的高度增加或者布置间距的减小墙体刚度有较大提升;随着钢筋等级的提升或钢筋直径的加大对墙板抗弯荷载提升较大.研究可知,轻钢龙骨聚氨酯外墙挂板的轻钢龙骨选用方案灵活,可以保证墙板结构性能,适合作为装配式建筑外墙系统.     

钢木组合构件自攻螺钉连接抗剪性能试验及理论模型研究

钢木组合结构是现代钢结构与传统木结构相结合的一种高效混合结构方式，自攻螺钉连接是钢木组合结构及构件中常见的连接形式，其连接处的界面滑移特性是影响构件力学性能的关键因素.针对木-木及轻钢-木自攻螺钉连接，开展了单调荷载和循环荷载下的抗剪性能试验，探究了连接的荷载-滑移响应、滞回性能、承载能力、强度及刚度退化规律.试验结果表明：轻钢-木自攻螺钉连接在荷载作用下表现出较高的承载力和较好的延性，与木-木自攻螺钉连接发生螺钉杆剪断的破坏不同，轻钢-木自攻螺钉连接主要发生螺帽嵌入木材的延性破坏，由杨木胶合板制成的连接整体承载力高于OSB板制成的连接.轻钢-木自攻螺钉连接在循环荷载作用下其平均强度退化及平均刚度退化显著.进一步探究了Foschi和Folz理论模型对单调荷载下连接非线性荷载滑移响应的适用性，理论拟合结果与试验结果吻合较好，研究结果可用于指导未来轻钢-木自攻螺钉连接的设计与有限元分析工作.     

FRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压性能试验及有限元分析

为了研究FRP管-混凝土-钢管组合短柱的轴压性能,进行了3个实心组合短柱的轴压试验.基于非线性有限元分析软件ANSYS,通过选择合适的单元类型以及材料的本构关系,对实心组合短柱进行了数值仿真分析,并与试验结果进行对比,证明了所采用的非线性有限元分析模型可以较好地模拟实心组合短柱的受力过程.结合已建立的有限元模型,开展了参数的敏感性分析,探讨了FRP管厚度、钢管厚度和强度、核心混凝土强度等参数对实心组合短柱轴压性能的影响.模拟结果表明:FRP管厚度对实心组合短柱的轴压性能有显著影响,钢管厚度和强度对实心组合短柱的影响规律较相似,对第二线性阶段斜率均无影响,其中钢管厚度对实心组合短柱的初始刚度略有影响,核心混凝土强度变化对极限承载力有较大影响.     

节能砌块隐形密框墙体受力性能理论分析

应用Ansys结构有限元分析软件,针对以前建立的节能砌块隐形密框墙体非线性有限元模型,通过参数化分析,研究剪跨比、轴压比和钢筋配筋量对墙体承载力以及刚度的影响,并研究墙体中框格单独的受力性能以及框格与砌块共同作用机理。研究结果表明：随着剪跨比的增加,墙体刚度下降幅度越大,墙体的极限承载力逐渐降低至趋于稳定;随着轴压比的增加,墙体的3个阶段的刚度以及墙体的极限承载力都有所增加;随着配筋量的增加,墙体刚度略有提高,但增幅有限,墙体的极限承载力有不同幅度的提高;纯框格的破坏模式为框架的受弯破坏,在4个角点的弯矩值最大,弯矩起控制作用,在4个角区出现了塑性铰后,结构变为机动体系,承载力下降;隐形密框和砌块的协同工作,有效地减小了框格破坏程度,对肋梁肋柱工作性能有很大的保护作用。