冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的抗弯刚度研究

通过对2块足尺冷弯薄壁型钢梁-定向刨花板(OSB板)组合楼盖的受弯承载力进行单调静载试验,分析了连接OSB板与冷弯薄壁型钢梁之间的螺钉间距对组合楼盖抗弯刚度的影响。采用拟正交异性板法计算了组合楼盖的抗弯刚度,在此基础上分析OSB板厚度、楼盖梁间距和截面尺寸等因素对组合楼盖抗弯刚度的影响,提出了常用冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的等效抗弯刚度计算方法。结果表明:试件的破坏模式主要表现为楼盖梁发生弯扭屈曲的同时,受压区翼缘、卷边及腹板出现相关屈曲破坏,屈曲波长为相邻螺钉间距;OSB板没有明显破坏;螺钉间距对组合楼盖的弹性抗弯刚度影响微小;在弹塑性阶段,随着螺钉间距的增大,组合楼盖的刚度退化明显增大。

冷弯薄壁型钢梁的滞回性能研究

进行了八片方形冷弯薄壁型钢梁在反复荷载作用下的试验研究和非线性有限元分析,研究不同跨高比和截面宽厚比对冷弯薄壁型钢梁的滞回性能、延性和耗能能力等的影响。结果表明:冷弯薄壁型钢梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;跨高比和宽厚比会严重影响冷弯薄壁型钢梁的滞回性能和延性。建立的非线性有限元模型能够预测冷弯薄壁型钢梁的弹塑性行为和抗震性能,计算结果与实测结果基本吻合。

冷弯薄壁型钢梁的弯矩-曲率滞回性能试验研究

以跨高比为参数,进行两组(两种典型截面)8片冷弯薄壁型简支钢梁在循环荷载作用下的试验.研究了试件的破坏形态,对其弯矩-曲率滞回曲线、骨架曲线进行分析,考察其滞回性能、延性、耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明:冷弯薄壁型钢梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;跨高比和宽厚比会严重影响冷弯薄壁型钢梁的滞回性能和延性.

冷弯薄壁型钢梁的滞回性能非线性有限元分析

在确定冷弯薄壁型简支钢梁应力-应变模型的基础上,采用有限元软件ANSYS对冷弯薄壁型简支钢梁荷载-位移关系进行非线性有限元计算分析。对冷弯薄壁型简支钢梁荷载-位移关系骨架线、弯矩-曲率关系骨架线进行比较分析,主要比较了跨高比、宽厚比对其的影响。

我国规范用于计算其他强度冷弯薄壁型钢梁的适用性

尝试将我国GB 50018-2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》用于计算屈服强度不是Q235和Q345的钢材制成的冷弯薄壁型钢梁,并将我国规范计算结果与试验结果、国外规范计算结果相比较。对于发生局部屈曲的梁,我国规范计算结果安全;结果表明:对于发生畸变屈曲的梁,我国规范计算结果不安全。

冷弯薄壁型钢梁-水泥纤维板组合楼盖受弯性能试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢梁-水泥纤维板组合楼盖的受弯性能,对冷弯薄壁型钢梁-水泥纤维板组合楼盖足尺试件进行了受弯性能试验研究和ABAQUS有限元分析,对比二者结果验证了有限元模型的合理性。在试验基础上对冷弯薄壁型钢梁-水泥纤维板组合楼盖的荷载-挠度曲线、应力发展过程以及冷弯薄壁型钢构件与水泥纤维板的协同变形特征进行了分析,研究表明:冷弯薄壁型钢梁-水泥纤维板组合楼盖的挠度变形在标准组合荷载和基本组合荷载作用下均满足规范要求。进一步采用ABAQUS有限元软件对组合楼盖模型进行参数分析,结果表明:减小水泥纤维板与檩条连接的自攻螺钉间距、增大水泥纤维板厚度、减小组合楼盖檩条间距、更改组合楼盖边梁横截面形状均可增强组合楼盖的承载力。

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖振动性能试验研究

对构造不同的四块足尺比例冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖模型进行振动性能的动载试验。在正常使用阶段,研究压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、刚性支撑件、楼盖端部约束条件等构造设置和楼面活荷载对组合楼盖自振频率的影响。研究表明:组合楼盖的自振频率随楼面活荷载的增加而降低;减小压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、相邻楼盖梁的跨中位置设置刚性支撑件及加强楼盖端部约束均能提高组合楼盖的自振频率。采用ANSYS有限元程序对试验模型24种荷载工况的振动性能进行模态分析,有限元模态自振频率与试验自振频率吻合较好。提出的理论公式能够较好预测组合楼盖的自振频率。在正常使用阶段荷载标准组合下,建议组合楼盖的自振频率不小于10Hz。

冷弯薄壁方钢管梁柱焊接节点抗震性能分析

对8个冷弯薄壁型钢方钢管梁柱焊接节点进行低周往复加载试验及非线性有限元数值模拟分析,将循环荷载下节点的数值计算结果与试验结果进行对比分析讨论,结果表明数值模拟能够较好地反映试验结果,所采用的数值建模方法可以进行冷弯薄壁型钢梁柱节点的参数化分析。通过对两类梁柱节点不同参数下抗震性能的分析,所得结果表明:(1)对于GJD系列节点,随着加腋高度、长度、厚度三个参数的减小,节点的滞回曲线变得饱满,耗能能力增强,同时承载力没有明显的下降段,三个参数增大时,滞回曲线变化不大,但承载力提前进入下降段,延性降低;(2)加腋高度和厚度减小时,GJD系列节点的极限承载力以及初始刚度明显降低,但节点的延性增加明显;(3)对于XJD系列节点,增大钢管柱壁厚、C型钢梁厚度,以及减小C型钢梁高度、C型钢梁与方钢管相对位置时,滞回曲线变得饱满,耗能能力增强,并且承载力增大。

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力影响因素分析

采用ANSYS非线性有限元分析方法,分析了压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、C型钢梁板厚、钢筋混凝土翼板厚度、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比及腹板高厚比等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力和延性的影响。研究表明:压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材强度、钢梁板厚、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比和腹板高厚比等因素对组合楼盖受弯承载力影响较显著,而混凝土强度则影响较小;钢筋混凝土翼板厚度在50～100 mm范围内时,组合楼盖受弯承载力随混凝土翼板厚度增加呈线性增长,当翼板厚度大于100 mm后,其受弯承载力将不再提高;混凝土强度、钢梁间距及楼盖宽度不影响组合楼盖的延性。组合楼盖可简化为T形截面组合梁模型计算。

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力试验研究

通过对4个足尺比例冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖的受弯承载力进行单调静载试验研究,分析了压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距和楼盖梁数量改变对组合楼盖极限承载力的影响及破坏机理。研究表明:在正常使用阶段,组合楼盖具有较高的承载力和较小的变形;减小螺钉间距和增加楼盖梁数量均能够提高组合楼盖的极限承载力。破坏模式主要表现为楼盖梁发生弯扭屈曲的同时,受压区翼缘、卷边及毗邻腹板出现相关屈曲破坏,屈曲波长为相邻螺钉间距;支座附近混凝土与压型钢板为脱离、掀起破坏;集中荷载作用点处楼盖梁为折曲破坏。采用考虑材料、几何和接触非线性ANSYS有限元程序对试验模型的受力性能进行了模拟,非线性有限元计算结果与试验结果吻合较好。在试验研究和有限元分析基础上,提出了组合楼盖的简化计算模型和理论计算方法。

冷弯薄壁方钢管梁柱节点抗震性能试验及有限元研究

对12个冷弯薄壁型钢方钢管梁柱焊接节点进行了低周往复加载试验及非线性有限元数值模拟分析,有限元分析中考虑双重非线性、初始几何缺陷及焊材的本构模型等因素的影响。将循环荷载下数值计算结果与试验结果进行对比,讨论了试件滞回曲线、极限承载力、节点域应力分布等方面的内容。分析结果表明:(1)数值模拟与试验结果较为接近,极限荷载及极限位移差值在10%以内,所采用的数值分析模型和数值方法可进行冷弯薄壁型钢梁柱节点的参数化分析。(2)改进后的加腋节点极限承载力比常规节点高,极限状态时梁端位移较小;节点的滞回曲线饱满,耗能能力较强。(3)分散焊缝改进型节点破坏前经过循环次数较多,耗能能力较强。(4)轴压比对滞回性能及节点域应力分布有一定影响。