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。

多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能分析

运用有限元分析软件SAP2000建立了不同层数的冷弯薄壁型钢结构住宅三维空间整体模型,分析了冷弯薄壁型钢结构住宅在抗震设防烈度为7、8度时的结构响应。结果表明,冷弯薄壁型钢结构整体性较好,层间位移角的峰值符合我国现行规范要求。在8度及以下抗震设防地区,所构建的冷弯薄壁型钢结构住宅体系可建到6层,限制高度为18m。

多层冷弯薄壁型钢结构气弹性模型的设计与制作

气弹性模型是研究结构风致响应试验的基础。为进行多层冷弯薄壁型钢结构的风致响应试验,对某4层冷弯薄壁型钢结构气弹模型的设计、制作、模态测试过程进行了详细论述。首先在有限元中建立结构原型,给出气弹性模型设计需要满足的相似准则,然后设计建立气弹性有限元模型,最后对制作出的气弹性模型进行模态测试试验。结果表明:有限元中气弹性模型前3阶频率与原型接近,振型基本相同,主要参数均满足相似准则;制作的气弹性模型主要频率、阻尼比、振型都与原型基本吻合,验证了模型制作的合理性。

H型平面布置多层冷弯薄壁型钢结构抗震分析

基于H型钢截面良好的受力性能,设计了一种H型平面布置的多层冷弯薄壁型钢结构。结合有限元分析软件,对该结构进行了不同工况下的弹塑性地震时程计算,分析了结构的位移响应、层间位移、顶层加速度等参数。结果表明:(1)6种地震烈度下,结构层间位移角均满足规范要求。9度罕遇地震下,结构顶层X向最大位移为9.213mm,Y向最大位移为5.432mm,位移响应较小;(2)结构在高烈度地震下,顶层加速度超过10000mm/s2,结构颤动频率高,但是构件均未进入塑性,结构处于安全状态。综合分析结果,采用H型平面布置的多层冷弯薄壁型钢结构具有较好的抗震能力,建议工程中考虑使用该种平面布置方式。

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-结构防火一体板自攻螺钉连接性能试验研究

开展冷弯薄壁型钢-结构防火一体板自攻螺钉连接抗剪性能试验研究,完成35个典型试件单调拉伸及低周往复加载试验,分析结构防火一体板厚度、螺钉直径、螺钉端距及加载角度等因素对其抗剪性能的影响。结果表明:不同加载角度及螺钉端距的试件呈现不同的破坏模式,主要包括板材端部撕裂破坏、板材孔壁承压破坏、板材被拉断破坏等,且破坏时试件的自攻螺钉存在不同程度的倾斜。对于试验端分别采用直径为4.8、5.5 mm螺钉的试件,试件的峰值荷载及延性系数与螺钉直径无明显相关性,弹性刚度随着螺钉直径增大而显著提升;随着螺钉端距由15 mm增大至25 mm,试件的弹性刚度无明显变化,而峰值荷载和延性系数提高了约35%;随着板厚由12 mm增大到20 mm,试件的峰值荷载提高了约40%,弹性刚度提高了约90%,延性系数降低了约30%;与加载角度为0°的试件的特征参数相比,加载角度为45°时,试件弹性刚度提高了约100%,峰值荷载及延性系数无明显差别;加载角度为90°时,试件弹性刚度及峰值荷载无明显差别,延性系数降低了约40%。

多层冷弯薄壁型钢结构房屋刚性楼盖判定及适用性研究

为分析多层冷弯薄壁型钢结构房屋中组合楼盖的面内刚度,确定水平荷载在多层房屋结构分析中的传递分配关系,对6层足尺的冷弯薄壁型钢结构房屋进行了振动台试验,测取了模型的动力特性和地震响应,试验结果表明:试验模型具有良好的变形能力和抗震性能,在7度设防和罕遇地震作用下结构构件未发生塑性破坏;房屋模型中的组合楼盖可判定为刚性楼盖。采用ABAQUS有限元软件对房屋模型进行了地震响应模拟分析,验证了建模方法的正确性,并研究了不同烈度地震作用下抗侧墙体间距对组合楼盖传递分配水平地震剪力的影响规律,研究结果表明,组合楼盖传递水平地震剪力的能力随着输入地震波峰值加速度和抗剪墙体间距的增加而降低。提出了冷弯薄壁型钢-OSB板组合楼盖和冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖在6度、7度及8度多遇地震作用时适用的抗侧墙体最大间距限值,可为完善轻钢结构相关规范提供参考。

多层冷弯薄壁型钢结构住宅水平荷载分配关系研究

为了确定水平荷载在多层冷弯薄壁型钢结构住宅中的分配关系,基于冷弯薄壁型钢组合墙体和组合楼盖的试验研究成果,将组合墙体计算模型中上导轨简化为桁架单元,墙架柱简化为梁单元,覆面板等效为非线性对角弹簧,将组合楼盖计算模型中楼盖梁简化为桁架单元,面内剪切刚度由非线性对角弹簧的刚度确定,以达到合理简化组合墙体和组合楼盖计算模型的目的。采用ABAQUS有限元软件建立4层双跨冷弯薄壁型钢结构住宅模型,模拟分析水平荷载通过冷弯薄壁型钢组合楼盖传递至冷弯薄壁型钢组合墙体的分配关系,并通过6层足尺冷弯薄壁型钢结构房屋振动台试验,验证楼盖刚性和水平荷载分配关系的判定方法。研究表明:组合墙体和组合楼盖简化计算模型能较好地模拟冷弯薄壁型钢墙体和楼盖全过程的受力性能,与试验结果的误差小于20%,模型可用于简化分析组合墙体的受剪性能以及组合楼盖的面内受力性能;多层冷弯薄壁型钢结构住宅中采用的压型钢板上覆不同材料的组合楼盖型式均为刚性楼盖,水平荷载按剪力墙等效刚度的比例分配。

冷弯薄壁型钢结构装配式建筑的防火施工要点

为了解决冷弯薄壁型钢结构在装配式建筑中的防火施工问题,以某旅游区的建筑项目为案例,对滑轨安装、竖龙骨安装、横梁安装、墙体连接、管线施工等各施工阶段的防火措施进行分析并优化,以增强冷弯薄壁型钢结构的防火适应性,确保其在实际工程中的安全应用。通过有效地实施防火措施,提升了建筑整体的施工质量和安全性。

嵌套加强的LQ550高强冷弯薄壁C型钢连续檩条受力性能研究

为提高LQ550级高强冷弯薄壁C型钢连续檩条的承载能力,采用在支座处嵌套的方法来加强连续檩条。对未加强和采用两种嵌套方式加强的檩条共7组试件进行三点受弯试验,得到了试件的承载性能和破坏形态,试验结果表明加强后的试件出现跨中局部屈曲和嵌套端部局部屈曲两种破坏形态。采用ABAQUS软件建立了非线性有限元模型对嵌套加强的檩条进行数值模拟,有限元分析得到的承载力和破坏形态与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。基于验证的有限元模型,分析了两种嵌套方式和不同嵌套长度对檩条承载力的提升,且表明嵌套檩条的长度宜取为连续檩条跨度的1/5~1/4。

拼合式带翼缘冷弯薄壁型钢十字形构件抗扭刚度试验研究

拼合式带翼缘冷弯薄壁型钢十字形构件在轴心压力作用下的主要破坏形式为扭转失稳,其扭转失稳极限承载力取决于抗扭刚度,而拼合效应对构件抗扭刚度的影响没有明确的计算方法。为研究拼合式带翼缘十字形构件的抗扭性能及拼合效应对抗扭刚度的影响,对10个不同截面尺寸和拼合螺栓分布的带翼缘十字形冷弯薄壁构件进行了扭转试验,得到扭转全过程的扭矩-转角曲线和扭矩-应变曲线。设计了专用加载装置使构件在加载初期发生自由扭转,据此得到该拼合构件的自由扭转刚度。试验结果表明:减小螺栓间距能增强拼合效应,对于单列螺栓构件,螺栓间距的变化对拼合效应的影响更明显;拼合效应主要作用于构件的腹板,腹板尺寸增大,单位面积的螺栓数量减少,拼合效应对抗扭刚度的贡献相对减少;相较于非拼合构件,拼合构件抗扭刚度的提升可能是因为螺栓在一定程度上约束了相邻腹板的相对翘曲,提升程度可能与拼合节点间腹板的翘曲刚度有关。

新型装配式冷弯薄壁型钢墙体抗侧性能分析

为了研究使用矩形钢管连接的新型全预制冷弯薄壁型钢复合墙体的抗侧性能,设计了6个足尺试件,并进行了水平低周往复加载试验,分析了龙骨间距、覆面板类型、单面或双面覆板等因素对新型复合墙体试件抗侧性能的影响.新型墙体的覆面板为OSB板与硅晶钙板.试验结果表明:使用矩形钢管连接的新型复合墙体具有良好的整体抗震性能;单面或双面覆板对墙体抗侧性能影响显著,双面覆板的新型复合墙体的屈服荷载约为单面覆板新型复合墙体的2倍;龙骨间距和覆面板材料对墙体抗侧性能的影响相对较小.在试验基础上,使用OpenSEES软件建立了试验墙体的有限元分析模型,并针对矩形钢管壁厚、周边螺钉间距取值进行了参数分析.参数分析结果表明,矩形钢管连接件壁厚取值推荐为2.5 mm,周边螺钉间距推荐取50~100 mm.

冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究及有限元分析

为探究冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁受弯性能,制作并设计了5个不同断面组合形式的组合梁试件,并对其进行抗弯性能试验研究,分析其承载性能、破坏机理。在试验基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对此组合梁进行非线性分析,对其进行参数分析,研究材料、尺寸对组合梁性能的影响。基于试验研究与有限元模拟分析,建立冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的承载力模型,对其承载力、刚度进行理论分析。结果表明:各组合梁的主要破坏形式均属于延性破坏;采用ABAQUS建立的组合梁有限元模型能较好地模拟冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的受力过程。随着C型钢屈服强度的增加,极限荷载最高提高56.5%;C型钢厚度每增加1mm,极限荷载平均提高28.5%;截面高度每增加50mm,极限荷载提高20%左右。但是提高混凝土的强度等级对组合梁的承载力影响较小;推导出了适用于此种冷弯薄壁C型钢-混凝土组合梁的抗弯承载力及其刚度计算方法,发现计算结果与试验结果吻合较好。

冷弯薄壁C型钢组合桁架梁受力性能试验研究

随着我国绿色建筑发展的不断推进,轻钢结构开始展露头角。冷弯薄壁型钢作为新型建筑材料,在轻钢建筑中仍有较大的发展空间,因此对冷弯薄壁型钢的受力性能进行分析具有一定程度的工程价值。首先开展C型钢组合桁架梁承载力和变形实验,在此基础之上利用ABAQUS建立C型钢组合桁架梁有限元模型,分析有无缀板、自攻螺钉等因素对于组合桁架梁承载力的影响。本文的实验结果表明裸露的骨架梁由于自攻螺钉的剪切而损坏,最终的承载能力取决于螺钉的抗剪能力;缀板的加固对提高梁的承载能力有着显著的影响。

低层冷弯薄壁轻钢建筑的成本控制研究

冷弯薄壁轻钢结构建筑形式始于20世纪70年代,经过几十年的技术发展,凭借其自身的优势在建筑市场中占据一席之地。随着“绿色节能环保”发展理念的提出,建筑产业逐步转型升级,国家鼓励发展钢结构装配式建筑,冷弯薄壁轻钢结构再一次进入了快速发展时期。为了保证冷弯薄壁轻钢结构建筑稳步发展,加强其成本控制是关键。基于此,该文以某低层冷弯薄壁轻钢结构建筑项目为研究对象,从使用维护、拆除回收、全寿命周期角度分析低层冷弯薄壁轻钢结构建筑项目成本预算评估,基于施工阶段以及运营阶段开展成本分析,并制定完善的成本控制措施,旨在降低冷弯薄壁轻钢结构成本,为其发展助力。

冷弯薄壁型钢结构房屋分析模型及模拟应用

发展冷弯薄壁型钢结构体系提升我国轻钢结构节能住宅技术的创新能力,促进住宅产业化进程,对改善人民生活条件尤其是中小城镇的住宅条件具有重要意义。而研究冷弯薄壁型钢结构房屋整体模型并合理应用于工程项目是关键科学问题。基于此,借鉴单层足尺冷弯薄壁型钢结构房屋双向地震输入振动台试验,建立试验试件有限元分析模型,通过与试验地震响应结果对比,验证了有限元建模方法的可靠性。结合实际工程项目,模拟分析了3层冷弯薄壁型钢结构房屋在9度罕遇地震作用下的地震响应。研究表明:房屋模型的侧移模式呈剪切型,各层最大加速度放大系数和最大相对位移随着结构高度的增加,基本呈线性增大。模型各层最大层间相对位移随着结构高度增大呈现减小趋势,一层为该房屋结构的薄弱层。房屋模型具有良好的抗震性能,其层间位移角和最小水平地震剪力等抗震性能指标满足现行抗震规范的要求。冷弯薄壁型钢结构体系顺应了我国建筑产业工业化和绿色化的发展方向,可应用于幼儿园等公共建筑,应用前景广阔。

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。

低层冷弯薄壁型钢结构住宅整体性能分析

基于有限元方法建立了典型低层冷弯薄壁型钢结构住宅的整体模型,通过计算分析得到了结构的模态,并获得了风荷载和地震荷载作用下结构的内力、变形和墙体剪力。通过改变楼板平面内刚度,验证了相对刚度法中楼板平面内无限刚性假设的合理性;并建议针对形体复杂的低层冷弯薄壁型钢结构,应采用有限元整体建模的方法求解墙体剪力。结果表明,低层冷弯薄壁型钢结构具有良好的整体性能,在抗震设防烈度为6度的地区可以满足承载力和变形的要求,且安全储备充足。