冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度计算方法研究

为了获得冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式,将墙体墙面板等效为拉压斜杆,并基于其他一些基本假定提出了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度简化计算模型,在弹性分析的基础上得到了墙体抗侧移刚度理论计算公式,并结合试验数据和有限元分析结果进行了弹塑性修正,得到单面覆石膏板墙体、单面覆OSB板墙体、单面覆带肋钢板墙体在水平风荷载、水平多遇、水平罕遇地震作用下抗侧移刚度实用计算公式,墙体抗侧移刚度实用计算公式计算结果与试验、有限元分析结果吻合较好。同时,提供了冷弯型钢骨架墙体抗侧移刚度实用计算公式应用算例,以供设计参考。     

冷弯型钢骨架墙体受剪承载力计算方法研究

为了获得冷弯型钢骨架墙体最大受剪承载力实用计算公式,提出了墙体在水平力作用下的两种可能破坏模式,即边立柱在抗拔连接件处的净截面破坏和墙体周边或墙板拼缝处大多数自攻螺钉连接破坏。根据墙体破坏模式提出了相应的最大受剪承载力计算模型,并结合试验数据和有限元结果,得到了单面覆石膏板墙体、单面覆OSB板墙体和单面覆带肋钢板墙体最大受剪承载力实用计算公式,公式计算结果同试验、有限元分析结果吻合较好。最后,给出了冷弯型钢骨架墙体受剪承载力实用计算公式应用算例,以供设计参考。     

低周往复荷载作用下轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体性能试验研究

通过对2.8 m×2.4 m(高×宽)轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体足尺试件进行低周往复加载试验,分析试件受力过程和破坏模式,对墙体延性和承载力进行研究,确定墙体屈服荷载、最大荷载、破坏荷载、侧移刚度等强度和刚度性能指标,并与两侧挂板的轻钢龙骨墙体进行对比分析。研究结果表明:组合墙体屈服始于墙体下导轨的抗拔件位置,最终破坏是由于墙体立柱与下导轨焊缝被拉断或下导轨焊缝附近金属撕裂破坏;泡沫混凝土的存在显著提高了轻钢龙骨墙体的抗剪承载力;与两侧挂板的轻钢龙骨墙体相比,轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体的抗侧移刚度和抗剪承载力都优势明显,并具有良好的延性。     

组合式密肋复合墙体的受力性能研究

在课题组前期科研成果的基础上,通过1/2模型组合式密肋复合墙体在水平低周反复荷载作用下的试验研究,并与单片标准密肋复合墙体进行对比分析,研究了组合式墙体的主要破坏特征;探讨了墙体的强度,滞回特性,耗能性能及抗倒塌能力。最后给出了组合式墙体的刚度计算公式和斜截面抗剪承载力公式。试验及理论研究表明:提出的墙体抗剪承载力公式计算值与试验值吻合较好,适用于实际工程应用。     

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.     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪承载力分析

文章一共建立6个模型探讨门窗洞口对冷弯薄壁型钢结构组合墙体的抗剪承载力的影响,利用ANSYS有限元分析软件进行组合墙体抗剪承载力的几何非线性和材料非线性的分析,结果表明:当开洞较小时,洞口位置对抗剪承载力影响不大;随着洞口的增大,组合墙体抗剪承载力逐渐降低,墙体抗侧移刚度也不断减小。     

现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪承载力研究

为了便于生态复合墙体的进一步推广,提出现砌加强肋生态复合墙体,并对该复合墙体抗剪承载力计算进行研究。首先对1/2比例现砌加强肋生态复合墙体进行低周反复荷载试验,分析了试件的抗剪试验结果;在试验研究的基础上,分析了影响现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪能力的主要因素,结合已有抗震墙体相关资料,提出砌加强肋生态复合墙体抗剪承载力的通用计算公式,并给出了公式的适用条件。计算结果与试验结果的对比表明:理论推导所得的复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的精度,且概念非常明确,能够满足实际工程设计的需要。     

带缝钢板剪力墙弹性抗侧刚度及简化模型研究

推导了带缝钢板剪力墙弹性抗侧刚度的理论计算公式,利用有限元软件分析了竖缝、纵向边缘加劲、边界约束、钢框架梁大小等因素对弹性抗侧刚度的影响。通过对比计算结果与试验数据,得到了弹性抗侧刚度的修正计算公式;在此基础上,提出了简单实用的带缝钢板剪力墙的弹性简化计算模型,并通过有限元分析对其正确性进行了验证。结果表明:柱状部抗弯刚度是决定弹性抗侧刚度的关键因素;弹性抗侧刚度修正计算公式以及弹性简化计算模型具有较高的精度。     

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。     

斜向粘贴纤维片材加固砌体墙的抗剪承载力分析

在收集多个斜向粘贴纤维片材加固砌体墙的试验数据和抗剪承载力计算公式的基础上,对比分析了这些计算公式所考虑的参数,并将斜向粘贴纤维片材加固砌体墙的抗剪承载力计算公式计算值与试验实测值进行对比,结果表明这些公式计算值不能与所有试验结果较好吻合。在综合考虑纤维片材条带数、墙体高宽比、材料强度、贴布率等因素的基础上,通过统计分析提出了新的纤维片材加固砌体墙的抗剪承载力计算公式及纤维片材参与工作系数。经过对比分析可知,本文公式计算结果与收集的试验数据吻合较好。     

高强冷弯型钢骨架墙体抗剪性能试验研究

对550MPaC型冷弯型钢立柱、550MPa带肋钢板和石膏板组成的高强冷弯型钢骨架墙体进行了16块足尺试件(宽2.4m,高3m)的抗剪试验研究。对带肋钢板+石膏板双面板、单面带肋钢板、单面石膏板和双面无板带交叉扁钢拉条支撑4类墙体试件进行了无竖向力水平单调加载、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的试验,得到了各类墙体试件的受剪承载力指标和位移延性系数μ等性能指标。试验结果表明:各类墙体单调加载试件抗剪强度均比反复加载试件高;单面石膏板墙体试件与0.8倍的单面带肋钢板墙体试件的承载力指标之和与双面板墙体试件承载力指标接近;双面无板带交叉扁钢拉条支撑墙体试件抗剪强度是双面板墙体试件的60%~67%;双面板墙体试件延性系数在1.731~2.384之间。     

角部连接钢框架-玻璃纤维增强无机板组合墙体抗震性能试验研究

为研究角部连接钢框架 玻璃纤维增强无机板组合墙体的抗震性能,考察人字形斜撑和玻璃纤维增强无机板对钢框架 组合墙体的影响,设计2榀足尺的双层双跨钢框架和2榀足尺的双层双跨组合墙体进行拟静力试验。观察不同形式钢框架和组合墙体在低周往复荷载下的破坏过程及破坏形态,得到了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、累积耗能、关键部位应变、延性系数等性能指标,对比分析人字形斜撑和玻璃纤维增强无机板对钢框架 组合墙体耗能性能、延性、承载力的影响。试验结果表明：组合墙体抗侧承载力高,刚度大,而变形能力与耗能能力较差;人字形斜撑能有效提高钢框架承载力、延性及耗能能力,但在组合墙体中人字形斜撑作用不明显,且圆钢管人字形斜撑易发生平面外失稳,建议设计时采用平面外刚度大于平面内刚度的H型钢;玻璃纤维增强无机板可以较大程度提高钢框架的抗侧承载力,由于玻璃纤维增强无机板过早开裂破坏,导致其延性降低,刚度退化速度加快,耗能能力变弱。基于已有的侧移刚度公式,对其进行参数修正并给出组合墙体侧移刚度简化计算式,理论值与试验初始抗侧刚度吻合较好,可为后续研究提供理论基础。     

壁挂式冷弯型钢结构双层组合墙体抗震性能试验研究

为研究壁挂式连接冷弯型钢结构中双层组合墙体的抗震性能，对4个足尺双层墙体试件进行了水平低周往复试验，考虑了刚性斜撑、方钢管端柱加强、下部两层墙体抗侧刚度比等因素对墙体抗震性能的影响。结果表明：增设刚性斜撑墙体中V形刚性斜撑与墙面板蒙皮作用同时发挥抗侧作用，提高了墙体的受剪承载力及弹性抗侧刚度，但延性降低；采用方钢管截面端柱可避免端柱发生压屈破坏，其对墙体的抗侧刚度及受剪承载力提高幅度较小，但可以改善墙体的延性及变形性能；当底层与二层墙体抗侧刚度比大于1时，墙体属于弯曲型破坏。建议在多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震设计中，对底层墙体设置刚性斜撑、采用方钢管加强端柱以提高墙体受剪承载力及端柱抗压屈能力。     

壁挂式冷弯型钢结构双层组合墙体抗震性能试验研究

为研究壁挂式连接冷弯型钢结构中双层组合墙体的抗震性能,对4个足尺双层墙体试件进行了水平低周往复试验,考虑了刚性斜撑、方钢管端柱加强、下部两层墙体抗侧刚度比等因素对墙体抗震性能的影响。结果表明：增设刚性斜撑墙体中V形刚性斜撑与墙面板蒙皮作用同时发挥抗侧作用,提高了墙体的受剪承载力及弹性抗侧刚度,但延性降低;采用方钢管截面端柱可避免端柱发生压屈破坏,其对墙体的抗侧刚度及受剪承载力提高幅度较小,但可以改善墙体的延性及变形性能;当底层与二层墙体抗侧刚度比大于1时,墙体属于弯曲型破坏。建议在多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震设计中,对底层墙体设置刚性斜撑、采用方钢管加强端柱以提高墙体受剪承载力及端柱抗压屈能力。     

喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能试验研究

喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体是在冷弯薄壁型钢骨架区格内设置聚苯乙烯泡沫板,并在骨架外侧喷涂轻质保温材料制成。通过对1个冷弯薄壁型钢骨架试件和2个喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体试件的低周反复加载试验,分析了试件的受力过程和破坏形态,研究了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、抗侧刚度以及延性等力学特征,并将试验结果与已有的两侧挂板冷弯薄壁型钢组合墙体的试验数据进行了对比分析。研究结果表明：冷弯薄壁型钢骨架的节点刚度较弱,承载能力较低,不宜单独作为抗侧力构件;与两侧挂板冷弯薄壁型钢组合墙体相比,轻质保温材料的连续喷涂使得组合墙体更具整体性,其承载能力和抗侧刚度显著增加,并具有良好的抗震性能。     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

钢板带加固砖填充墙RC框架抗震性能试验研究

为研究钢板带加固砖填充墙RC框架的抗震性能,设计了缩尺单层单跨的纯RC框架1个、砖填充墙RC框架1个以及钢板带加固砖填充墙RC框架2个,考虑砂浆强度的影响,并对钢板带施加一定的预应力。基于低周往复荷载试验,对比分析了不同类型框架的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性和耗能能力。结果表明：钢板带加固砖填充墙RC框架可提高其承载力与耗能能力,但位移延性系数略有下降;钢板带加固基本不影响砖镇充墙RC框架的初始抗侧刚度,但是在层间位移角为1/100~1/50时,割线刚度可以提高24.6%~31.9%;螺栓孔对水平灰缝的削弱会影响填充墙的破坏形态;砂浆强度的提高会增加钢板带加固砖填充墙RC框架的初始抗侧刚度、峰值荷载与耗能能力。此外,提出了预应力钢板带加固砖填充墙RC框架的水平承载力计算方法,具有较好的预测精度。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。