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.

竖波钢板组合剪力墙截面性能及曲率分析

现行基于承载力的抗震设计方法缺乏对构件截面性能的准确反映,对于剪力墙等重要抗侧力构件在地震作用下的性能要求缺乏体现。竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势,表现出良好的抗震性能,对其截面性能的分析有待研究。该文基于竖波钢板组合剪力墙的组合机理和破坏现象,提出截面曲率的理论计算方法,给出荷载-位移曲线转化为弯矩曲率曲线的计算过程,通过试验数据验证了理论计算方法的准确性以及数值计算模型的适用性。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢、分布钢筋规格等构造设置以及混凝土强度、钢材强度等材料性能变化在不同轴压力下对截面曲率和曲率延性的影响规律,相关性分析发现约束边缘H型钢是唯一与特征点曲率及曲率延性保持正相关的参数。该文分别提出竖波钢板组合剪力墙截面屈服、峰值、极限点曲率的简化计算方法并进行验证,证明了公式的准确性与适用性,可为竖波钢板组合剪力墙的弹塑性变形能力计算以及其损伤控制分析提供一定的理论支撑。

冷弯型钢组合墙体抗剪承载力简化计算方法研究

对组合墙体抵抗水平剪力的受力机理进行了分析研究,在借鉴传统木结构房屋组合墙体抗剪承载力设计方法的基础上,分别用整体分析方法和剪力流分析方法对组合墙体上自攻螺钉受力进行分析,推导了单个自攻螺钉抗剪承载力与组合墙体抗剪承载力之间的关系,提出了冷弯型钢组合墙体的抗剪承载力计算公式及建议.并将本文公式计算结果与试验结果进行比较分析.结果表明:两种简化分析方法的计算结果均小于由组合墙体抗剪试验结果反算得到的抗剪承载力设计值,简化公式计算结果偏于安全,且剪力流分析方法较整体分析方法更为简便.本文提出的冷弯型钢组合墙体抗剪承载力计算公式,计算结果安全合理,计算过程简单实用,可供实际工程设计参考.

新型复合墙体在竖向荷载作用下的简化计算模型

密肋复合墙体是密肋壁板结构的主要受力构件。通过对密肋复合墙体在单凋竖向荷载作用下的试验研究及有限元模拟分析,探讨了墙体在竖向荷载作用下的受力特点及简化计算模型;提出了墙体的轴心受压承载力计算公式。

两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型

两边连接钢板混凝土组合剪力墙是指仅与框架梁相连的组合剪力墙,该剪力墙能够避免框架柱过早发生破坏,且布置灵活,可以在跨内分段布置,有利于门窗、洞口的开设以及结构刚度的调整.采用有限元方法对两边连接钢板混凝土组合剪力墙的力学性能进行了研究,给出了其抗剪承载力-位移关系的简化曲线,推导了初始刚度计算公式,回归得到承载力计算公式,建立了便于结构体系应用的两边连接钢板混凝土组合剪力墙简化分析模型-双向偏心支撑模型.通过模型计算结果与试验结果进行对比,验证了其正确性,为进一步分析由钢板混凝土组合剪力墙构成的结构体系提供了有效的简化方法.

横向荷载作用下密肋复合墙体计算模型及承载力计算方法研究

在横向荷载作用下,假设密肋复合墙体结构为夹层悬臂梁,提出其计算模型,根据变形协调原理对其进行受力分析,建立了结构横向位移及各组成构件承受剪力和弯矩的表达式,给出了密肋复合墙体结构在横向荷载作用下各组成构件荷载分配的比例关系,并通过内墙板的抗剪承载力公式予以验证。与试验结果对比分析表明:模型计算结果吻合较好,本文提出的横向荷载作用下计算模型及抗剪承载力计算公式具有一定精度,适合用于密肋复合墙体的计算分析。

密肋壁板结构中复合墙体的竖向承载力及稳定性研究

通过对1/2模型密肋复合墙体在单调竖向荷载作用下试验研究,探讨墙体在竖向荷载作用下的受力特点及简化计算模型;分析墙体竖向受压承载力计算公式;考虑到密肋复合墙体自身支撑情况的特点,给出墙体计算高度的理论公式;提出外框柱对高厚比的影响系数,并对墙体高厚比限值进行了修正;最后得出墙体的高厚比验算公式.理论与试验表明:考虑梁的刚度及房屋高度的影响的计算模型更接近试验结果;提出的高厚比验算公式可满足密肋壁板结构中复合墙体的稳定性要求,具有一定的实际工程意义.

钢板-混凝土组合剪力墙正常使用阶段有效刚度

钢板-混凝土组合剪力墙是一种新型的剪力墙构件,它具有承载力高、抗裂性能好、耗能能力强、延性好、并且施工快速高效等优点,应用前景广阔。刚度是表征组合剪力墙变形能力的核心指标,剪力墙刚度包括弯曲刚度和剪切刚度,现有的正常使用阶段有效刚度的计算主要采用抗剪折减系数进行计算。文中弯曲变形基于纤维单元模型,经过大量数值计算拟合得到简化计算公式,并通过试验数据的验证。剪切变形计算基于桁架模型理论建立平面组合桁架模型(plane combination truss model),该模型假设混凝土处于斜压杆受力状态,并考虑组合剪力墙中钢板平面应力状态,且满足各项平衡条件,适用于同类型钢板-混凝土组合剪力墙抗剪刚度计算。通过一组组合剪力墙试验,将模型计算结果与试验结果进行充分对比,证明文中提出的平面组合桁架模型(PCTM)和弯曲变形简化公式具有良好的精度,对组合剪力墙变形计算的研究和应用有借鉴意义。

组合钢板剪力墙的简化模型

新型钢-混凝土组合钢板剪力墙在混凝土板与边缘构件之间留有缝隙,避免混凝土板参与抵抗剪力,从而可以避免其对钢板的约束作用发生退化.观察这种组合钢板剪力墙的受力机理和破坏模式,可以发现,缝隙的设置使得无约束区域的钢板产生与钢板墙类似的斜拉场效应.据此,在钢板墙的斜拉杆模型中引入斜压杆,提出了双向多斜杆简化分析模型.通过理论分析,给出了该模型中斜杆元件的截面特性、滞回模型.经验证,该模型能准确地模拟组合钢板剪力墙在单调加载和反复加载下的非线性性能.

填充石膏基轻质材料的冷弯型钢复合墙体受剪承载力分析

为研究填充石膏基轻质材料的冷弯型钢复合墙体受剪承载力的计算方法,对2片空腔墙体和9片填充式墙体足尺试件进行低周往复加载试验,研究墙体在水平荷载作用下的破坏模式,结果表明:空腔墙体的破坏模式为墙面板与龙骨之间的螺钉连接破坏,进而导致墙面板蒙皮作用的失效;填充式墙体的失效模式分为两种:填充材料角部的受压破坏和冷弯型钢立柱的弯曲破坏。基于上述破坏模式,考虑墙面板蒙皮作用和填充材料支撑作用的影响,根据极限平衡理论,提出基于叠加法的受剪承载力计算模型,建立受剪承载力计算公式,该模型能反映自攻螺钉连接强度、填充材料强度和冷弯型钢龙骨强度对墙体受剪承载力的影响;理论计算值与试验值的比值在0.947~1.112,结果吻合较好。

一种分析混凝土灌芯石膏墙板的简化计算模型

建立了混凝土灌芯石膏墙板的简化计算模型,给出了混凝土芯柱的弯矩-曲率关系和剪切单元的荷载位移骨架曲线.利用该模型对混凝土灌芯石膏墙板试验进行了分析,计算曲线和试验曲线比较一致,表明该模型不仅力学概念清晰,计算简单,而且具有较好的计算精度,便于在整体结构的计算中使用。

复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压力学性能研究

进行了9根带纵向加劲肋的复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压试验.试验结果表明构件的承载力随着偏心距和长细比的增大而下降,但随着核心混凝土强度的提高而提高.基于充分验证的有限元模型,研究复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的工作机理,并进行大量的参数分析.研究表明:外钢管的约束主要集中在角部,混凝土承担了大部分荷载,填充核心混凝土可改善组合构件的延性.钢材屈服强度、内钢管混凝土含钢率和径宽比越大,相对轴力-相对弯矩相关曲线的平衡点的横、纵坐标越小;但是随着混凝土强度的增大,相关曲线的平衡点的横、纵坐标均有增大的趋势;随着长细比的增大,轴力-弯矩相关曲线趋近于直线.最终建议了复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的承载力简化计算式.

钢-聚氨酯组合剪力墙的简化模型研究

钢-聚氨酯组合剪力墙结构是一种具有良好抗震性能的组合结构,但由于计算时容易导致不收敛,会给结构设计带来很大的困扰,所以设计出一种简化方法是很有必要的,"混合杆系"模型作为一种改进的剪力墙简化模型,可以用作该类结构的简化设计方法。本文采取ANSYS有限元软件模拟钢框架-钢板内嵌聚氨酯组合剪力墙结构,通过改变杆件的总数量和拉压杆所占比例,设计出不同的简化模型,分析其在低周往复荷载作用下的滞回性能、承载能力及耗能能力,并与壳单元模型的数据进行对比。结果表明:采用"混合杆系"模型作为该新型结构的简化设计方法是适合的,拉压杆所占比例是模型简化设计的重要影响因素。

中柱失效工况下单层组合框架受力理论分析

基于已有试验,本文提出了轴向弹簧和转动弹簧约束的组合框架简化计算模型,推导了在集中荷载作用下刚性、半刚性连接平面组合梁双跨钢框架移除中柱后的荷载-跨中挠度曲线计算公式,考虑了压拱效应和连接刚度的影响,将公式计算结果与试验结果进行对比证明了推导过程和计算公式的可靠性.在对比结果的基础上,根据已有试验和模拟结果对已有悬索阶段的计算公式进行修正,修正后的公式与试验结果吻合较好.

带框复合墙板承载力计算的简化模型与方法

建立了带框复合剪力墙板承载力计算的简化模型——带有等效斜撑的刚架,模型中考虑了复合墙板随刚度变化而产生的内力重分布现象,确定了等效斜撑的宽度和钢筋面积。基于对作为等效斜撑的夹芯板的承载力和作为刚架的边框的承载力以及复合墙板抗滑移承载力计算方法的分析,提出了带框复合剪力墙板的极限承载力计算方法。将简化模型计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:应用该承载力计算的简化模型和方法分析的结果与试验结果吻合较好,说明该模型和计算方法是带框复合墙板承载力计算的一种有效的简化模型与方法。

双壁钢围堰三维整体与平面模型仿真计算分析

双壁钢围堰是桥梁深水基础施工的重要设施,结合安徽太阳河大桥双壁钢围堰的结构特点,介绍了一种区别于传统的以单个构件为检算目标的大型双壁钢围堰的设计检算方法,即将结构三维整体仿真计算引入双壁钢围堰的设计过程,提出了以结构整体为研究对象的设计思路,并与钢围堰的平面简化模型计算结果进行了比较分析,说明这种计算方法能更好模拟围堰的受力情况,结果合理可靠。

后加混凝土-砌体组合结构简化计算模型研究

后加混凝土构件的加固方法是在原有砌体结构外部新增钢筋混凝土构件,形成一种新型的组合结构.本文提出了考虑连接节点的后加混凝土构件-砌体组合结构的简化理论计算模型,并推导了不同构件的等效计算公式.考虑均布分布荷载和倒三角分布荷载作用,对组合结构的变形、剪力分配进行计算分析.计算结果从定性方面验证了本文提出的简化计算模型的可行性和有效性.同时针对某实际工程进行理论计算,与三维空间模型在弹性阶段的计算结果进行对比,从定量方面验证了本文提出的简化计算模型的准确性.

钢-混凝土双面组合连续梁截面刚度试验研究

钢-混凝土组合梁是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。当采用连续组合梁时,负弯矩区会出现钢梁受压、混凝土翼板受拉的不利情况,使混凝土桥面板因承受较大拉应力而开裂,引起钢筋及钢梁腐蚀等严重问题,影响结构的承载能力和耐久性。而双面组合梁(在传统的单面组合梁的内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板)能够很好地改善单面组合梁的这种不利受力状态。通过采用简化计算方法对双面组合梁截面刚度进行计算,与试验实测值进行了对比分析。

钢-混凝土双面组合连续梁的变形性能试验

为研究钢-混凝土双面组合连续梁的承载能力和耐久性以及在负弯矩区的工作机理,设计3片试验梁并进行模型试验,得出模型梁在加载状态下的荷载-挠度曲线.给出钢-混凝土双面组合连续梁截面刚度的简化计算方法,将极限承载力和跨中挠度变形的理论计算值与试验实测值进行对比.试验结果表明,双面组合梁(在传统的单面组合梁的内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板)能够很好地改善单面组合梁在负弯矩区的不利受力状态,提高结构的承载能力和耐久性.

现浇混凝土薄壁管桩复合地基动力反应特性分析

针对目前现浇混凝土薄壁管桩复合地基动力特性分析中二维计算模型的不足,提出了一种基于等效刚度原理的简化模型。基于河海大学岩土工程研究所开发的二维动力有限元计算程序,并通过工程实例,分析了这种新型复合地基的动力特性。研究结果表明,现浇混凝土薄壁管桩复合地基在地震作用下,与原天然地基相比,地表水平向绝对加速度增大,竖直向绝对加速度显著减小;地基内部水平向受力的整体性较好,而竖直向较差。从地基的动剪应力计算结果可知,现浇混凝土薄壁管桩复合地基对抗震有利。