锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.

冷弯型钢角钢连接件抗剪承载力计算方法研究

冷弯型钢角钢连接件主要用于冷弯薄壁结构各构件的连接。为研究冷弯型钢角钢连接件的抗剪承载能力,建立有限元分析模型。同时对比不同连接件厚度、螺钉数目和间距的试件的荷载-位移曲线、抗剪承载能力和失效模式特征,总结影响其抗剪性能的主要因素,验证相关学者理论公式的合理性。结果表明,应用有限元分析模型可以有效模拟冷弯型钢角钢连接件的破坏模式,与试验的荷载-位移曲线和各类力学性能指标等均吻合较好,具有较高的可靠度和计算精度。连接件厚度和螺钉布置均为影响冷弯型钢角钢连接件抗剪性能的重要因素,按现有名义抗剪强度计算公式分析结果偏于保守,根据已有试验和有限元分析结果,提出了更具普适性的冷弯型钢角钢连接件抗剪承载能力计算方法。

波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能研究进展

近期研究表明在高风带和地震易发地带,覆波纹钢板的冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙是一种很有应用前景的新型抗侧力结构体系。最近在北德克萨斯州大学对波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙进行了大量试验研究,试验包括墙体试件在水平单调加载和循环反复加载下的抗剪性能试验。对已有研究成果进行了总结,具体内容包括对墙体抗剪性能的试验研究和有限元模拟,以及对整体房屋体系的抗震性能评估。以表格的形式给出了风荷载和地震荷载作用下波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙的抗剪强度建议值。并通过对6个不同建筑原型进行增量动力时程分析,得到了抗震性能设计的3个主要参数。

带有延时保护支撑的冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验研究

为了解决波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢组合墙延性低、变形能力差等问题,提出了一种带有延时保护功能的支撑装置并揭示其工作原理,考虑支撑滑动距离等因素设计了3片带有延时保护支撑组合墙及1片普通组合墙,并对其进行抗震性能试验研究.基于试验结果,揭示其破坏模式和破坏机理,分析新型组合墙的抗震性能,探明支撑滑动距离对其抗震性能的影响,进一步验证支撑工作原理.结果分析表明,新型墙体的破坏模式主要为波纹钢板的屈曲、自攻螺钉连接失效和支撑可滑动钢拉条屈服;支撑滑动距离存在较优值,安装较优滑动距离的支撑不但可有效提高墙体的延性、极限变形能力及耗能,延缓刚度退化,而且可保持其较高承载力及抗侧刚度.

薄壁钢板自冲铆接受剪性能及承载力计算方法研究

为将机械工程领域中效率与自冲化程度高的自冲铆接应用于冷弯薄壁型钢结构,对51组薄壁钢板自冲铆接进行了受剪性能试验。研究了钢板厚度、厚度比及铆钉长度对其受剪性能和破坏机理的影响规律,拟合出了钢板组合厚度与铆钉长度间的经验公式;分析了现有自冲铆接受剪强度计算方法和各国规范中自攻螺钉连接受剪承载力计算方法的适用性;基于试验和分析结果,提出了薄壁钢板自冲铆接受剪承载力计算方法。结果表明:钢板厚度和板厚比分别是影响受剪性能与破坏机理的关键因素,铆钉长度对受剪性能影响较大且存在较优长度,其可通过拟合出的经验公式快速确定;针对不同破坏模式提出的自冲铆接受剪承载力计算方法,与现有方法相比更适用于设计,且其精度更高、稳定性更好。

压型钢面板的冷弯薄壁型钢开孔组合墙抗剪性能试验研究

对6块足尺单面压型钢面板的冷弯薄壁型钢组合墙体进行开孔,通过水平单调加载和水平低周反复加载试验,研究了墙面板开孔形式对组合墙体墙体抗剪性能的影响,并对开孔组合墙体与无孔墙体的试验结果进行了对比,得出了开孔对墙体抗剪强度有一定削弱,但能较大幅度的提高墙体的延性和耗能能力。开孔墙体破坏方式主要从开孔处先发生破坏,开孔处未破坏前,同等荷载下,能有效保护自攻螺钉的连接;开孔处破坏后,开孔周围破坏范围扩大,但能保护墙体的整体性。开孔方式应避免在开孔处留下较大残余应力,开孔面积不宜过大,否则会引起墙体抗剪强度及延性的不足,影响耗能能力的提高。

新型波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能研究

为提高墙体延性,对4片面板开缝的波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢剪力墙足尺试件进行了水平单调加载和循环反复加载试验,研究了加载方式、墙体高宽比、面板开缝等因素对剪力墙抗震性能的影响,得到了各类墙体的承载能力、刚度、延性以及耗能等力学性能指标。研究结果表明:加载方式对开缝剪力墙的抗剪承载力影响不明显;开缝剪力墙的抗剪承载力随高宽比增大而降低;面板开缝使得波纹钢板覆面剪力墙在保持较高的抗剪承载力的同时,延性得以显著提高。此外,利用OpenSees程序建立了冷弯薄壁型钢整体房屋的简化分析模型,对分别设置有开缝及不开缝剪力墙的整体房屋模型的抗倒塌能力进行了比较,结果表明采用面板开缝的波纹钢板覆面剪力墙可有效降低结构的倒塌概率。

冷弯薄壁型钢螺钉-铆钉混合连接受剪性能及计算方法研究

为改善冷弯型钢结构中单一自攻螺钉连接和自冲铆接各自存在的缺陷,提出了优势互补的螺钉-铆钉混合连接,并对132个薄壁钢板混合连接进行受剪性能试验,对比分析了纯螺钉连接、纯铆钉连接、螺钉-铆钉混合连接三者的差异,研究了板厚、板厚比、连接件排列方式等对其受剪性能和破坏机理的影响,分析了现有承载力直接累加法的适用性,提出了改善的混合连接受剪承载力计算方法。结果表明:混合连接能充分结合螺钉连接和自冲铆接各自的优势,从而可有效提高纯螺钉连接的承载力、刚度和延性,及纯铆钉连接的变形和耗能能力;板厚和板厚比是分别影响其受剪性能及破坏模式的关键因素;连接件的排列方式对其力学性能和破坏机理有显著影响;由于不同连接的力学机理与性能相差较大,现有的承载力直接累加法用于混合连接计算时偏于不安全;而本文中基于承载力折减法提出的混合连接承载力计算方法,其计算值更为精确,用于设计时不但能考虑更全面的破坏模式,而且更为安全可靠。

考虑重力荷载的冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能研究

为了研究以平钢板为面板的冷弯薄壁型钢组合墙的抗震性能,在同时承受水平荷载和重力荷载的情况下对6个冷弯薄壁型钢组合墙试件进行4个水平单调加载试验和2个低周反复加载试验。研究的目的是观察各试件的主要破坏形态,分析组合墙体的抗剪强度、初始刚度、延性、滞回曲线特性等,分析重力荷载对组合墙体的破坏形式和抗剪强度的影响,同时采用OpenSEES对组合墙体进行了数值模拟,验证模拟的精确度。试验结果表明:组合墙的抗剪强度并不因重力荷载而有所降低;施加重力荷载后,墙体试件更容易出现框架构件的屈曲破坏,而非螺钉连接处的破坏;组合墙抗剪强度和延性随框架构件厚度增加而显著提高;采用有限元软件OpenSEES模拟组合墙体,模拟结果与试验结果对比表明模拟具有较高的精确度。