多层冷弯薄壁型钢住宅体系的发展和应用

近年来,冷弯薄壁型钢结构作为承重体系应用于住宅建筑中,一般适用于3层以下住宅.但随着科学技术的发展,这种新型结构体系也越来越多地应用在多层住宅中.本文介绍多层冷弯薄壁型钢结构体系的组成和特点,以及发展现状和趋势.

多层冷弯薄壁型钢住宅体系动力时程分析

在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能。结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和Y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能。

模块化冷弯薄壁型钢结构体系低层村镇住宅设计研究

在传统冷弯薄壁型钢结构体系的基础上,从模块化、装配化角度出发,提出了一种适用于低层村镇住宅的新型结构体系——模块化冷弯薄壁型钢结构体系。首先,简述了墙体模块单元的构成,给出了7种通用标准化墙体模块单元,并介绍了基于通用标准化模块单元的村镇模块化户型构建原则及过程;其次,详述了便于快速装配安装的标准墙体单元间模块化连接方式,对模块连接节点进行了受力分析及数值模拟,并给出了模块化冷弯薄壁型钢结构体系构建的原则;最后,重点介绍了适用于所有冷弯薄壁型钢结构体系的抗剪墙长简化设计方法以及基于模块化冷弯薄壁结构体系的抗剪墙长设计方法,并通过实际案例详述了墙长确定过程,同时对比了不同计算方法的抗剪墙长,进一步验证了所提出的抗剪墙长简化设计方法的可行性。结果表明:所提出的模块化冷弯薄壁型钢结构体系可大幅提高冷弯薄壁型钢结构低层村镇住宅的工业化和产品化水平,大幅缩减了工期;所提出的抗剪墙长简化设计方法可显著降低设计门槛,便于该类体系的推广应用。

冷弯薄壁型钢结构技术体系在装配式农房中的应用研究

文中对冷弯薄壁型钢结构在装配式农房中的应用进行了深入分析,阐述了其轻质、高强、节能环保等优点,探讨了制约其推广的因素,如建筑主体和管线改造不便、技术工人缺乏等。通过具体案例,展示了冷弯薄壁型钢结构在农房建设中的实际应用效果,提出了发展策略,包括技术创新、政策完善、行业协作等措施。旨在通过系统研究,为推动农村住房建设提供新的思路和方法,为装配式农房领域的技术创新和应用提供有益参考。

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系

详细介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成、材料、基本构件形式、一般构造、楼盖构造、墙体构造、屋盖构造、肾固件连接要求,以及该结构体系的保温隔热、隔声、防火与防护、防潮、管道与电线安装等具体构造措施;同时还根据冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成和构造,归纳和评述了该结构体系所具有的节能、节地、节材、环保,有利于住宅产业化,并具有结构自重轻、施工周期短、综合效益好等一系列特点。冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系适合中国国情,符合中国土地资源政策、环保政策和可持续发展战略,在中国具有广阔的应用前景。

多层冷弯薄壁型钢结构房屋风致响应试验

多层冷弯薄壁型钢结构房屋属于风敏感结构,为研究基本风压及风向角等因素对该结构房屋风致响应的影响,对某4层房屋缩尺气弹性模型进行了风洞试验。结果表明:随风向角增加,顶层侧移先增大后减小,风向角为90°时又增大,且为横风向振动所致,但仅当风压达到1.18 kN/m^(2)后顶层侧移才超限,在风向角为45°时各层层间侧移均超限;随风向角增加,加速度先减小后增大,在0°和90°时来流引起的横风向振动对加速度影响明显,当基本风压大于0.6 kN/m^(2)时,建议采用增加阻尼等措施减小加速度过大带来的振动问题;随偏角增加加速度呈非线性变化,功率谱中高阶振型贡献明显,在风致加速度响应计算中应对高阶振动给予更多考虑,且自振频率应避开加速度峰值段的频率。

多层冷弯薄壁型钢结构住宅的地震响应分析

采用结构有限元分析软件ANSYS,建立空间模型对多层冷弯薄壁型钢结构住宅进行非线性时程分析。首先对2层冷弯薄壁型钢结构住宅进行模态分析,并与低层冷弯薄壁型钢结构住宅的实测周期、振型比较,二者吻合较好,验证了本文有限元模型的正确性。接着分析3层～6层冷弯薄壁型钢结构住宅在不同地面加速度峰值下的结构响应,结果表明:结构的位移和加速度均随输入地震波加速度峰值的增大而增加,各时程曲线逐渐由密变疏,表明结构周期略有增加。最后参考《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)的相关规定,提出多层冷弯薄壁型钢结构住宅在多遇地震作用下的弹性层间位移角限值为1/750;在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角限值为1/100。

多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能分析

以实际工程为背景,建立4层冷弯薄壁型钢结构住宅有限元模型,参照抗震设计规范要求对模型进行双向动力时程分析,研究该住宅体系的抗震性能,为编制《冷弯薄壁型钢多层住宅技术规程》提供可靠依据。对相邻抗侧力墙体之间的距离进行变参数分析,研究在多遇地震作用下4层冷弯薄壁型钢结构住宅各层墙体分配层间剪力的比例关系,分析刚性楼盖假设在多层冷弯薄壁型钢住宅中的适用性。研究表明:在8度多遇地震作用下,多层住宅体系中抗侧力墙体的间距不宜大于15m。

冷弯薄壁型钢龙骨式结构低层住宅体系

冷弯薄壁型钢龙骨式结构(Light Gage Steel Structure)主要适用于三层及三层以下的建筑。针对博思格建筑系统(BlueScopeBuildings)推出的冷弯薄壁型钢龙骨式结构住宅体系,介绍了这种类型住宅的屋面体系,墙面体系和楼面体系的做法。

低层冷弯薄壁型钢住宅体系的应用

低层钢结构住宅建筑作为现代建筑的重要形式之一,冷弯薄壁型钢结构低层住宅体系在国外发展迅速,在此,对此结构住宅体系的组成、特点、经济性及其在国内工程应用的情况作了介绍,并在应用和发展方面提出几点建议。

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载的特性,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。

冷弯薄壁型钢住宅体系及其在中国的应用和发展

本文主要介绍了国外冷弯薄壁型钢住宅体系，以及这些住宅体系在我国的应用状况，指出了应用和发展存在的一些问题：

低层冷弯薄壁型钢龙骨体系抗震性能数值模拟研究现状

对低层冷弯薄壁型钢龙骨体系的抗震性能数值模拟研究现状进行了较为全面的综述,结合木龙骨结构体系抗震性能数值模拟的研究概况,着重介绍了LRCFSF体系的主要抗侧力单元——龙骨式复合墙体的几种有限元数值分析模型和对整体结构进行动力分析所采取的方法。在此基础上,对LRCFSF体系的抗震性能数值模拟研究工作尚需研究与解决的问题进行归纳和探讨。

谈某冷弯薄壁型钢结构体系低层住宅施工技术

以某二层冷弯薄壁型钢结构体系住宅为依托,介绍其现场施工关键技术、工程创新点,通过解决现场施工过程中遇到的重点、难点问题,总结了基础施工、墙体施工、楼板施工及屋面施工等关键技术,为同类冷弯薄壁型钢结构体系施工提供了技术参考。

低层冷弯薄壁型钢住宅及活动房屋底盘的设计

详细介绍冷弯薄壁型钢结构低层住宅在北美和澳大利亚的发展和使用;重点介绍移动房屋的主要结构形式,尤其是底盘结构及各构件的作用和设计方法,并具体分析某工程实例。

冷弯薄壁型钢三层房屋振动台试验研究

为考察低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行一个三层足尺模型的振动台试验,得到低层冷弯薄壁型钢房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理等,并对其抗震性能进行评估。结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;结构呈剪切型变形形式;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间位移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间位移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;该房屋体系抗侧力的关键在于墙板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用,因此应保证接缝和边角处自攻螺钉的施工质量,抗拔件应采取有效的防松措施。对结构的抗震能力进行初步评估,表明该房屋在9度多遇地震下的墙体剪力均小于其抗剪承载能力,且具有较高的安全储备。

六层足尺冷弯薄壁型钢钢板剪力墙结构房屋抗震性能振动台试验研究

冷弯薄壁型钢结构具有结构自重轻、绿色环保、装配化程度高、施工周期短等优点,在5·12汶川大地震灾后重建中得到推广应用。目前,冷弯薄壁型钢结构房屋在中国的研究及工程应用主要集中在低层(1~3层)建筑,且墙体构造均为传统覆轻质墙板组合墙体。多层(4~6层)冷弯薄壁型钢结构住宅工程实例较少,且缺少相关试验数据及设计理论支撑。目前,仅有Ye等 [1] 对5层1 ∶2缩尺强边柱冷弯型钢剪力墙结构房屋进行了单一地震波单向输入振动台试验研究;Wang等 [2] 对6层足尺冷弯薄壁型钢剪力墙结构进行了单向输入地震动振动台试验,结构高宽比为2.6。两个试验难以反映多层房屋在双向地震动作用下的真实情况。《冷弯薄壁型钢多层住宅技术标准》(JGJ/T 421—2018)的发布,使多层冷弯薄壁型钢结构住宅有了科学指南,对于多层冷弯结构住宅在建筑行业的发展和应用具有重要的指导意义和促进作用。

冷弯薄壁型钢住宅结构整体扭转效应分析

为了研究冷弯薄壁型钢住宅结构平面质量中心、楼层形心与刚度中心偏差较大时,结构整体扭转效应的不利影响,将楼层平面内水平荷载(风、地震)作用下结构位移分解为平动和转动2种状态,得到相应状态下各组合墙体所承担的剪力,然后将其效应进行叠加,推导出了结构的线弹性层间扭转角及组合墙体剪力和侧移变形计算公式。对某冷弯薄壁型钢多层住宅结构在水平荷载作用下的层间扭转效应进行了简化计算,并运用ANSYS进行了数值模拟分析。结果表明:水平扭转效应对该类结构影响显著,简化计算公式和有限元程序数值模拟所得结果具有较好的一致性,简化计算公式可供实际工程中对该类结构整体扭转效应的计算分析时参考。

火灾条件下冷弯薄壁型钢楼板体系的耐火性能

冷弯薄壁型钢楼板的耐火性能是决定其作为装配式结构能否推广的重要因素,目前可供借鉴的足尺火灾试验数量有限,且大部分数值模拟局限于用二维传热模型开展温度场分析,或基于简化的线性温度分布开展三维模型的热力耦合分析。冷弯薄壁型钢楼板构造复杂,利用二维传热模型以及简化线性温度分布假定开展的热力耦合分析,由于未考虑三维结构在受火时真实的非线性传热机制,其所反映的结构抗火性能与真实情况可能存在显著差异。为更准确地描述这类结构的耐火性能,针对由冷弯薄壁型钢骨架、结构胶合板和石膏板、岩棉等材料组成的楼板体系建立三维传热模型,按照ISO-834标准升温环境模拟火灾情境,进行非线性传热过程和热力耦合分析,描述三维非线性传热机制和具有热力耦合特征的结构行为;提出更为准确的接触行为建模方法,以反映自攻螺钉、板材、轻钢构件之间接触传力关系和变形协调特征。在与两组足尺楼板体系火灾试验数据对比的基础上,给出由数值模拟得到的结构行为机理解释。研究表明:提出的三维传热和三维热力耦合分析数值模型能准确反映火灾条件下结构的力学行为,模拟的结构非线性温度分布特征、托梁的变形演化机制以及最终破坏形态与试验结果吻合较好。