冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能试验研究

对冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能进行试验研究,分析是否覆墙面板、墙面板材料、自攻螺钉间距以及墙架柱间距等因素对墙架柱在竖向荷载作用下的稳定承载力的影响。6块足尺组合墙体试件的试验结果表明:墙架柱覆墙面板后,竖向荷载下的稳定承载力提高明显;纤维增强硅酸钙防火板(CSB板)约束的墙架柱较单面定向刨花板(OSB板)约束的墙架柱稳定承载力提高18.8%;墙面板为OSB板采用常规螺钉间距150mm和300mm时,螺钉间距改变对墙架柱稳定承载力影响微小,但当墙面板为CSB板时,螺钉间距由300mm加密至150mm,稳定承载力反而减小;墙架柱间距增大时,其稳定承载力略有降低。通过研究GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与试验结果的对比,提出各组合墙体墙架柱计算长度系数的建议取值,同时提出通过对规范公式添加修正系数来考虑各种因素对墙架柱稳定承载力影响的设计方法。

冷弯型钢组合墙体抗剪承载力试验研究

对C型冷弯型钢立柱和石膏板、定向刨花板(O SB板)组成的组合墙体,进行了13块足尺试件(宽2.4m,高3 m和3.3 m)的抗剪试验研究.对“单面石膏板”、“单面O SB板”和“石膏板+O SB板双面板”三类墙体试件进行了水平单调和低周反复加载试验,得到了各类墙体的抗剪承载力指标和位移延性系数μ、耗能系数E等抗震性能指标;试验结果表明:单面石膏板墙体的抗剪承载力约为单面O SB板墙体的34%—37%,双面板(石膏板+O SB板)墙体的抗剪承载力约等于单面石膏板墙体和单面O SB板墙体的抗剪承载力之和.

竖向荷载作用下冷弯薄壁型钢墙架柱的承载力

采用有限元法对冷弯薄壁型钢住宅墙架柱在竖向荷载作用下的承载力进行了分析。通过对不带墙板墙架柱和一面石膏板、一面定向刨花板墙架柱试验试件在竖向荷载作用下的承载力、破坏模式和变形分析,验证了有限元法的正确性。采用有限元法分析了墙板厚度、柱间距、螺钉间距等参数对墙架柱承载力的影响。结果表明,当墙板厚度在11 mm以上时,增大墙板厚度不能提高墙架柱的轴向承载力;当墙架柱间距由400 mm增大到600 mm时,轴向承载力略有提高;当中间螺钉间距大于600 mm时,减小螺钉间距可显著提高墙架柱轴向承载力;当中间螺钉间距小于600 mm时,继续减小螺钉间距对轴向承载力的提高不明显。分析了冷弯薄壁型钢住宅中常用墙架柱在竖向荷载作用下的承载力,给出了这种墙架柱轴向承载力的设计建议。

高强冷弯型钢骨架墙体立柱轴压性能试验研究

对18根550 MPa高强冷弯型钢骨架墙体立柱进行了足尺轴压试验研究,其中,双面覆板(带肋钢板+石膏板)墙体立柱6根,单面覆带肋钢板墙体立柱6根,无板墙体立柱6根.通过试验得到了各类墙体立柱的极限承载力和破坏模式,试验研究结果表明:对于覆板墙体,墙板对立柱提供了很好的约束作用,大大提高了立柱的轴压承载力;对于无板墙体,拉条起到了弹性支撑的作用,有效提高了立柱的极限承载力.最后,给出了各类墙体立柱的计算长度系数建议值,可供设计参考.

超薄壁冷弯型钢C型墙架柱-楼层梁连接抗震性能试验研究

低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程推荐的墙-梁连接施工工艺简单,但传力复杂,为探讨连接抗震性能,设计包括规程推荐及角钢加强的新型连接的4组8个C型截面墙架柱-楼层梁连接试件,对其进行低周往复加载试验,结果表明:试件耗能能力均较强,发生延性破坏,荷载作用下累积损伤均较大;柱腹板高度对规程推荐连接承载力影响较大,而对新型连接影响较小,极限状态时轴压比对新型连接承载力影响更明显;规程推荐试件延性系数均大于新型连接,在自攻螺钉脱落前变形能力较强;而新型连接变形能力相对较弱,轴压比为0.2时试件有较明显的屈服平台;为加强楼层梁及边梁腹板,防止过早发生局部屈曲,建议设计时对梁端部进行构造加强。

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。

高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱轴压性能试验及有限元分析

通过对10根550MPa高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱的足尺轴压试验,得到立柱的极限承载力和破坏模式,并在试验的基础上建立墙体骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正确性得到试验充分验证的情况下,对高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱进行参数分析,分析结果表明:自攻螺钉直径的变化、采用两个螺钉连接立柱与导轨、导轨厚度和屈服强度的变化以及改变墙体骨架立柱间距均对墙体骨架立柱的轴压承载力没有显著影响;在墙体骨架两侧设置柔性拉条对立柱轴压承载力的提高很有帮助,拉条间距小于1/4柱高后承载力提高幅度不大。

低层冷弯型钢房屋墙体立柱承载力试验研究

轻钢立柱墙体是低层冷弯型钢建筑中一种新型的墙体结构形式 ,对轻钢立柱墙体中主要承力构件C型截面立柱试件进行了轴心承载力性能试验研究。墙体立柱试件分不带墙板和带墙板两类 ,通过对 1∶1模型试件试验结果得出 :考虑墙板支承效应可大大提高立柱屈曲承载能力 。

冷弯型钢房屋墙体立柱临界屈曲荷载能量解

冷弯薄壁型钢低层住宅房屋体系的墙体一般由墙体密立柱、墙面围护材料组成 墙面材料不仅是建筑的需要 ,同时也能在一定程度上对墙体立柱提供有效的支承作用 通过简化推导 ,建立起了考虑墙板的支承效应时墙体立柱的力学模型 ,并在弹性范围内 ,分别利用Rayleigh Ritz法推导出了墙体立柱两端简支、两端固定、一端固定一端自由和一端简支一端固定等 4种典型边界条件下墙体立柱的整体屈曲临界荷载 ,并将其转化成为常规形式的表达式 ,可供设计。

钢竹组合墙体的抗震性能试验研究

对压型钢板和竹板组成的组合墙体,进行了5块试件的抗震试验研究。对由两种不同型号和厚度的压型钢板以及不同厚度竹板的两类墙体试件进行了无竖向力水平低周反复加载和有竖向力水平低周反复加载试验,得到了各类墙体的承载力指标和位移延性系数μ、耗能系数E等抗震性能指标。试验结果表明:竹板的厚度改变对墙体的水平抗剪强度、刚度影响不大,而压型钢板的厚度和波高的变化对墙体的承载力指标和位移延性系数μ、耗能系数E等抗震性能指标影响显著。

冷弯薄壁型钢建筑体系的墙架结构设计

在用冷弯薄壁型钢构成的建筑中,立柱和底导梁、顶导梁的外面一般用板材来覆盖,组成抗侧力构件,以此来抵抗如风、地震等侧向荷载。本文对冷弯薄壁型钢结构体系中墙架的设计进行了介绍。

钢框架-冷弯薄壁墙体结构的抗侧力性能研究

采用ANSYS软件对钢框架-冷弯薄壁墙体结构进行有限元数值分析,得到该体系在单调水平荷载作用下的变形和应力分布,研究此体系的抗侧承载能力和抗侧刚度,分析钢框架与内填冷弯薄壁墙体之间的相互作用、协同工作性能和抗侧能力的分配。研究表明,钢框架-内填冷弯薄壁墙体结构具有较高的抗侧刚度和抗侧承载能力,其延性性能优良,是一种理想的双重抗侧力体系,可用于多层或小高层钢结构住宅,作为结构的抗侧力构件。

腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压短柱承载力试验与设计方法研究

为了研究腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压短柱屈曲性能和承载力设计方法,对28个不同开孔尺寸和不同截面的腹板开圆孔和正方形孔冷弯薄壁卷边槽钢短柱进行了轴压承载力试验,其中未开孔、开圆孔、开矩形孔试件分别为4,12和12个,圆孔直径为0.3,0.5,0.7倍腹板高度,矩形孔高为0.2,0.4,0.6倍腹板高度.试验结果表明,构件发生局部和畸变屈曲;与未开孔构件相比,开孔柱的承载力有所降低,且随着开孔尺寸的增大而逐渐降低.开孔尺寸对承载力有较大影响.采用ABAQUS有限元程序对试件进行了模拟分析,模拟结果与试验结果吻合良好,表明采用有限元分析此类开孔构件是可行的.基于开孔板件屈曲系数计算方法采用有效宽度法计算了开孔轴压短柱承载力,试验结果以及有限元分析结果表明基于开孔板件屈曲系数计算方法的有效宽度法是适用的.

自攻螺钉连接件抗剪承载力的分析

分析了影响冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力的主要因素是自攻螺钉连接件抗剪承载力,介绍了日本等其他国家规范中的计算方法,以及影响连接件承载力的因素,为我国进行相关研究提供参考依据。

立柱-导轨间距对冷弯薄壁型钢墙体立柱性能的影响

冷弯薄壁型钢组合墙体立柱与导轨间不可避免地存在间隙,并可能对墙体立柱性能产生影响。考虑初始缺陷、材料非线性和几何非线性,应用有限元分析法研究立柱-导轨间距对墙体立柱轴压承载力和屈曲模态的影响。研究表明,随着立柱-导轨间距的增加,立柱轴压承载力不断降低,屈曲模态逐渐趋向于整体屈曲,提出了满足立柱承载力和美观要求的立柱-导轨间距限值;进而以立柱-导轨间距为限值的组合墙体为典型组合墙体,研究钢材强度、覆面板厚度和强度对其立柱轴压承载力的影响。分析表明:钢材强度、石膏板厚度和覆面板强度对典型组合墙体立柱轴压承载力影响较小;随着OSB板厚度的增加,典型组合墙体立柱轴压承载力明显提高。

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。

钢框架—内填冷弯型钢组合墙体抗剪性能

钢框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体结构体系可适用于多、高层建筑结构。利用SAP2000有限元软件分析了此体系在不同高宽比和钢框架截面尺寸下的承载力、侧移刚度、剪力分配情况。结果表明,钢框架、组合墙体可协同作用;组合墙体与钢框架之间剪力分配符合刚度分配原则;框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度近似等于纯钢框架与组合墙体抗侧刚度之和。同时给出了钢框架、组合墙体协同工作的剪力分配计算简化公式,可用于此结构体系的抗剪设计。

LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体受剪性能试验研究

为研究OSB板和水泥纤维板作为LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体结构面板时的受力性能，进行7个不同结构面板的LQ550高强冷弯薄壁型钢组合墙体试件的水平单调加载和低周反复加载试验研究，分析了组合墙体的受剪承载力、延性系数、耗能系数等。结果表明：面板拼缝是组合墙体的薄弱部位；在水平接缝处设置宽而完整钢衬板的墙体试件具有较高的受剪承载力和抗侧刚度；单面水泥纤维板单调加载时比低周反复加载时承载力提高约8．79％-12．27％，其受剪承载力较低，但屈服前试件基本完好；对于双面板墙体试件，无论在单调加载还是反复加载时，其承载力、抗侧刚度约为各单面板试件相应指标之和。低周反复加载试件的耗能系数基本接近。

冷弯薄壁型钢组合墙体非线性滑移滞回模型研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合墙体的滞回性能,对4片3m×2.4m(高×宽)不同构造的冷弯薄壁型钢组合墙体足尺试件进行了拟静力试验。根据试验所得的滞回规律,采用Richard-Abbott曲线,建立了能反映其滞回曲线非线性、滑移捏缩、强度和刚度退化特征的三段式非线性滑移滞回模型,并在Origin8.0软件里辨识了各试件模型中的待定参数。研究结果表明:影响滞回曲线的主要因素为墙体先前经历的最大位移;典型捏缩滞回环的上升或下降段曲线可分为刚度单调变化的三段;用参数辨识结果得到的仿真滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好,三段式非线性滑移滞回模型能较全面地反映冷弯薄壁型钢结构组合墙体的滞回特征、模型表达式直观、各参数物理意义明确且易于识别。

喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体立柱压弯性能研究

喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体是在冷弯薄壁型钢骨架区格间放置聚苯乙烯泡沫板,并在骨架外侧喷涂轻质砂浆制成。通过对3个喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体的压弯性能进行足尺试验,研究其受力过程、承载能力和破坏模式。结果表明:喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体的破坏现象为立柱中截面的受拉翼缘屈服;轻质砂浆对立柱的支承作用使立柱承载能力和抗弯刚度显著增加,并具有良好的压弯性能。采用考虑材料、几何和接触非线性的ANSYS有限元程序,对试验模型的受力性能进行模拟,非线性有限元模拟结果与试验结果吻合较好。以简支T形截面组合立柱作为计算模型,提出了考虑砂浆与立柱之间黏结滑移效应的组合立柱截面压弯强度计算式,采用有限元计算值和试验值对所给出的公式进行验证,结果较为吻合。