考虑覆板承载的开孔冷弯薄壁型钢组合墙体压弯性能研究

为研究考虑覆板承载的开孔冷弯薄壁型钢组合墙体压弯性能,对两块覆面材料分别为水泥纤维板(CFB)和定向刨花板(OSB)的腹板开孔冷弯薄壁型钢组合墙体进行压弯试验,揭示了试件的受力特征和屈曲破坏模式,结果表明:组合墙体在压弯作用下的破坏模式为龙骨局部-畸变相关屈曲;与水泥纤维板覆面的组合墙体相比,定向刨花板覆面的组合墙体承载力提升5%。在试验基础上,本文将龙骨所受覆板、拉条、导轨约束作用简化为弹簧,建立有限元简化模型,通过与试验和单组模型所得的破坏模式和压弯承载力对比,验证了模型的准确性,进而考虑覆板材料和龙骨几何特征对组合墙体进行参数分析。最后,基于冷弯薄壁型钢结构直接强度法设计框架,提出适用于多种约束作用下开孔冷弯薄壁型钢组合墙体的压弯承载力计算公式。

冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型研究

组合墙体作为冷弯薄壁型钢结构体系的主要承重和抗侧力构件,其受力性能对房屋整体结构抗震性能的影响应重点关注.基于此,建立冷弯薄壁型钢组合墙体简化计算模型,采用非线性对角弹簧模拟分析组合墙体的剪切变形,设置梁式杆件模拟分析组合墙体的弯曲变形,且墙体门窗洞口的影响也可在模型中体现.借鉴日本规范建议的墙体等代拉条法,推导出简化计算模型中对角弹簧轴向刚度的计算方法.结合组合墙体拟静力加载试验,验证了组合墙体简化计算模型的正确性,该模型满足基于弹性的设计要求,不适用于结构的弹塑性分析.最后,基于组合墙体的简化计算模型,参照振动台试验试件建立了3层冷弯薄壁型钢结构房屋的有限元模型,通过弹性动力时程分析验证了组合墙体简化计算模型的正确性,可为轻钢结构的抗震设计提供参考.

冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱轴压承载力研究

通过ABAQUS有限元软件对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的轴压性能进行了研究.通过比较试验和有限元分析获得的破坏模式、荷载-位移曲线以及极限承载力,发现二者具有良好的一致性,从而验证了有限元模型的准确性.基于验证的有限元模型,分析了开孔间距、孔型、长细比、腹板加劲肋板件高度以及翼缘宽厚比等对冷弯薄壁型钢加劲腹板错列开孔柱的受力性能的影响.结果表明:所有构件的破坏模式均以畸变屈曲失效破坏为主.增加错列开孔之间的间距可提升构件的极限承载力,且错列开孔构件的承载力相较并排开孔的构件可提升10%以上.孔型对构件的极限承载力影响较小.随着腹板加劲肋板件高度的增加,构件的极限承载力总体呈上升趋势.相较V形加劲截面构件,Σ形加劲截面构件的极限承载力提升约6.5%.随着构件长细比的增大和翼缘宽厚比的增加,构件的极限承载力均会有所下降.

冷弯薄壁型钢开洞组合墙体抗剪性能研究

对4片足尺冷弯薄壁型钢组合墙体的抗剪性能进行了水平加载试验。通过建立考虑材料和几何非线性影响的有限元模型对试验试件的抗剪性能进行数值模拟。采用有限元方法对开有不同尺寸洞口的组合墙体的抗剪性能进行数值分析,提出了开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法。结果表明:开洞组合墙体的破坏主要发生在洞口处;开有门、窗洞口的试件在墙面板角部出现45°方向的压溃和撕裂现象;当构造相同时,开洞组合墙体的抗剪承载力和抗侧刚度均随开洞率的增大而逐渐降低;提出的开洞组合墙体抗剪承载力的建议计算方法计算结果与ANSYS计算结果吻合较好,可供实际工程设计参考。

基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢开洞组合墙体抗震性能试验研究

为研究基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢开洞组合墙体的抗震性能,对8面2.7 m×2.4 m(高×宽)足尺冷弯薄壁型钢组合墙体进行水平单调和低周往复加载试验,分析加载方式、墙体开洞尺寸等因素对组合墙体的破坏特征以及抗剪承载力、刚度、延性、耗能等性能指标的影响规律.研究结果表明:基于锁铆连接的开洞组合墙体在单调加载下的抗剪承载力高于低周往复加载的抗剪承载力,但随着开洞尺寸的增大,加载方式对抗剪承载力的影响减弱;墙体的破坏主要发生在试件的角部以及开洞口两侧;墙体的延性系数为1.67~3.36;耗能系数为0.60~0.73;随着墙体洞口尺寸的增加,延性增加,墙体刚度和承载力降低.

不同截面冷弯型钢-泡沫混凝土组合墙体抗震性能

为研究不同截面形式冷弯型钢-泡沫混凝土组合墙体的抗震性能,设计了3个足尺试件,分别为一字形、T形和工字形截面墙体.通过拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回性能及应变分布情况,分析翼缘对墙体承载力、刚度、耗能及延性等力学指标的影响.结果表明:翼缘增强效应显著,与一字形截面墙体相比,T形截面墙体的峰值荷载、延性及耗能分别提高18.6%、20.1%和25.8%,工字形截面墙体的峰值荷载、延性及耗能分别提高74.8%、49.8%和119.4%;T形截面墙体正、负向加载的抗震性能差异较大,翼缘受拉方向的承载力和延性分别为反向加载的1.3倍和1.7倍,翼缘受压方向的抗震性能与一字形截面墙体接近;翼缘立柱的应变随着荷载的增加,逐渐呈中间大两端小的分布,存在剪力滞后效应.

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。

开门洞的冷弯薄壁型钢立柱组合墙体抗剪性能研究

采用ANSYS有限元软件对无开洞、开门洞的冷弯薄壁型钢立柱组合墙体的抗剪性能进行了分析。在建立有限元模型时,选用塑性壳单元,考虑到材料非线性和几何非线性的影响,采用耦合模拟自攻螺钉连接。通过与试验数据对比,先验证有限元方法的正确性,然后采用此方法分析了开门洞的组合墙体和无开洞组合墙体抗剪性能。结果表明,在无开洞时墙体呈脆性破坏,而有门洞时则呈延性破坏;开门洞组合墙体抗剪承载力和初始剪切模量随门洞宽度增大而显著降低,随门洞高度增大则减小幅度较少。

冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能试验研究

对7块3m×2.4m(高×宽)冷弯薄壁型钢组合墙体足尺试件进行水平单调和低周反复加载试验,研究了墙面板材料、加载方式以及墙体开洞口等因素对冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能的影响,得到了各类组合墙体的破坏特征、承载能力、刚度、延性以及耗能系数等。试验结果表明:墙面板材料性能对冷弯薄壁型钢组合墙体的抗剪承载力影响较大,单面硅酸钙板(CSB板)组合墙体的抗剪承载力约为单面定向刨花板(OSB板)组合墙体的1.3倍,但延性不及单面OSB板组合墙体;加载方式对组合墙体的抗剪承载力影响明显,单调加载组合墙体的抗剪承载力比低周反复加载组合墙体的高约13%;墙体开洞大小影响组合墙体的抗剪承载力,当构造相同时,墙体开洞率越大,墙体抗剪承载力越小。

喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能试验研究

对4个喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体足尺试件进行低周反复加载试验,研究型钢骨架类型和立柱轴压比对墙体抗剪性能的影响,分析试件的受力过程和破坏模式,对试件的承载能力、抗侧刚度、延性、刚度退化以及承载力退化等力学特征进行研究;并对喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪承载力设计值的确定进行初步探讨。研究结果表明:墙体的主要破坏模式为边立柱底部的局部受压屈曲和型钢骨架与两侧轻质砂浆之间的滑移失效;斜撑对墙体的抗侧刚度影响较小,对斜撑节点进行加强可以提高墙体的抗剪承载力;增加立柱轴压比将提高墙体的抗侧刚度,但承载能力和延性有所降低。采用"等安全系数"原则,基于试验数据初步确定喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体在多遇水平地震作用下的抗剪承载力设计值。

冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合墙体抗震性能试验

目的研究钢一竹组合墙体受力性能、破坏机理、抗震性能指标以及其承载力计算模型．方法组合墙体的骨架芯板为4根冷弯薄壁型钢，型钢翼缘用结构胶粘剂粘贴竹帘胶合板作为覆面板并用自攻螺钉固定，以竹胶板厚度、钢板厚度、c型钢翼缘、腹板尺寸等为参数，对6块组合墙体进行拟静力试验，观察各级荷载作用下型钢与竹胶板应变变化趋势，并依据弹性阶段组合墙体呈现的应力一应变关系及力的平衡关系等条件建立组合墙体承载力计算模型，并将其计算结果与试验结果进行对比分析．结果竹材覆面板的厚度对墙体刚度和承载能力影响不大，而芯部冷弯薄壁c型钢的厚度和截面参数对墙体承载力指标和抗震性能指标影响显著，组合墙体滞回曲线饱满，延性发展系数为1．33～1．54，承载能力试验值与计算值误差在10％左右．结论组合墙体组合效应突出，具有良好的延性和耗能能力，承载能力计算模型可靠．

冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能,对10块冷弯薄壁型钢组合墙体足尺模型进行水平低周反复荷载试验,总结各试件的主要破坏形态和破坏过程,分析组合墙体的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。并在回归分析试验所得滞回曲线的基础上,考虑试件刚度退化、滑移及捏拢效应等影响,建立冷弯薄壁型钢组合墙体的退化四线型恢复力模型。研究表明:墙面板材料特性对冷弯薄壁型钢结构组合墙体的抗剪承载力影响较大;竖向荷载的施加使得组合墙体的刚度增大、承载力提高、位移延性系数提高,但耗能系数略有下降;随着墙架柱尺寸的增大、间距的减少,组合墙体的刚度和承载力增加,但是延性和耗能系数降低。

冷弯薄壁型钢双层组合墙体抗剪性能试验研究

冷弯薄壁型钢结构房屋中组合墙体具有较好的抗剪性能,当应用于双层组合墙体中时其薄弱部位位于楼层连接处,成为往复荷载作用破坏的薄弱部位。考虑不同墙体轴压力、不同抗拔锚栓类型,共对3组9片双层墙体进行抗剪性能试验。研究结果表明:墙体的耗能能力及延性均比单片墙体差,多发生沿楼层连接处的面外失稳或楼层梁的压屈破坏;楼层连接处构造成为此类结构承载的关键,层内拉条对提高双层墙体抗剪承能力作用不明显。楼层连接处发生平面外位移,刚度及承载力会突然陡降,且随轴压力增大试件发生平面外随机性失稳增大,仅通过采用撑杆增加楼层竖向抗压能力,对提高墙体平面外稳定作用不明显;双螺帽抗拔锚栓对提高墙体承载力作用明显,建议此类多层房屋楼层连接处采用此类锚栓,能有效提高墙体抗剪能力。

冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能有限元分析

目的研究冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能,为该类墙体的设计和工程应用提供参考。方法应用有限元软件ABAQUS建立精细化组合墙体模型,在数值模拟与试验结果吻合的基础上,分析钢材屈服强度、竖肋数量、横肋数量、轻质混凝土强度、螺钉间距等参数对冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能的影响。结果随着钢材屈服强度、轻质混凝土强度的提高,竖肋数量的增加,冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯承载力明显增加;墙体的变形随着横肋数量的增多而减小。当螺钉间距在300 mm以下时,减小螺钉间距对提高组合墙体抗弯承载力影响不大,但墙体的变形随着螺钉间距的增大而增大;当螺钉间距大于300 mm时,减小螺钉间距可明显提高墙体的抗弯承载力。结论提高冷弯薄壁型钢的屈服强度和轻质混凝土强度、适当增加竖肋数量与减小螺钉间距能显著提高冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体的抗弯性能。

开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响研究

为了获悉开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响,通过ABAQUS程序建立了冷弯薄壁管桁架组合墙体的有限元模型。研究参数为蒙皮效应、开洞位置和开洞率。计算模型采用塑性壳单元,考虑了几何非线性和材料非线性的影响,各部件的自攻螺钉连接采用点与点接触耦合模型模拟。通过与冷弯薄壁管桁架组合墙体试验的水平荷载-水平位移关系曲线和破坏模式的比较,验证了组合墙体有限元模型的准确性,揭示了开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响。研究表明:冷弯薄壁管桁架组合墙体的抗剪性能与OSB板的蒙皮效应、墙体的开洞率和开洞位置有关;蒙皮效应越好,洞口面积越小,抗剪性能越好。

冷弯薄壁型钢双层组合墙体往复加载数值模拟

为了解冷弯薄壁型钢双层组合墙体的力学性能,采用ANSYS软件建立了有限元模型,考虑轴压、柱的截面尺寸、不同材料面板和楼盖梁数量,对4组共11个双层组合墙体进行了低周往复加载模拟。结果表明:⑴随着轴压的增加,墙体的承载力逐渐减小,变化幅度由大变小,延性系数减小;⑵仅在截面尺寸变化时,截面尺寸增加,墙体的承载力提高;⑶墙面板有明显的蒙皮效应,硅酸钙板的墙体承载力较高;⑷增加楼盖梁数量可以提高墙体承载力。

冷弯薄壁型钢—稻草板开洞组合墙体抗剪性能研究

考虑到实际工程建设中,为满足房屋的使用功能,需要在墙体的合适位置开门窗洞口,以开洞组合墙体为研究对象,介绍冷弯薄壁型钢开洞组合墙体的国内外研究现状,汇总不同学者对开洞组合墙体抗剪性能的研究,总结薄壁型钢开洞组合墙体抗剪性能的主要影响因素。

冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体抗震性能研究

为了研究冷弯薄壁钢结构住宅组合墙体抗震性能,对四面组合墙体进行了竖向和水平低周反复加载试验,得到了几种组合墙体的抗震承载能力指标和位移延性系数u、耗能系数E等抗震性能指标.试验分析结果都表明,在满足承载能力的条件下,组合墙体骨架截面尺寸的增大对提高墙体的抗震承载能力没有效果,但延性系数和耗能系数有所提高.双面覆板的组合墙体的抗震承载能力是单面覆板组合墙体的抗震承载能力的2倍,且延性系数和耗能系数提高很多.

冷弯薄壁型钢组合墙体传热性能研究综述

介绍冷弯薄壁型钢组合墙体传热性能的国内外研究现状,汇总不同学者对组合墙体传热性能的研究,总结冷弯薄壁型钢组合墙体传热性能的影响因素。以稻草板为覆面板的组合墙体为研究对象,对其传热性能研究提出合理性建议。

冷弯薄壁型钢腹板开孔构件加劲参数研究

研究了加劲参数对HF1,HF2截面腹板开孔受弯钢构件的影响。采用有限元方法对其进行模拟分析,通过分析得知加劲参数会影响构件的抗弯承载力,可能改变构件的屈曲模式。结果表明,对加劲参数合理取值可以提高构件的抗弯性能。