冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖振动性能试验研究

对构造不同的四块足尺比例冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖模型进行振动性能的动载试验。在正常使用阶段,研究压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、刚性支撑件、楼盖端部约束条件等构造设置和楼面活荷载对组合楼盖自振频率的影响。研究表明:组合楼盖的自振频率随楼面活荷载的增加而降低;减小压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距、相邻楼盖梁的跨中位置设置刚性支撑件及加强楼盖端部约束均能提高组合楼盖的自振频率。采用ANSYS有限元程序对试验模型24种荷载工况的振动性能进行模态分析,有限元模态自振频率与试验自振频率吻合较好。提出的理论公式能够较好预测组合楼盖的自振频率。在正常使用阶段荷载标准组合下,建议组合楼盖的自振频率不小于10Hz。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合楼盖抗剪性能,进行了1个冷弯薄壁C型钢—压型钢板混凝土组合楼盖、3个冷弯薄壁C型钢桁架—压型钢板混凝土组合楼盖和1个冷弯薄壁C型钢桁架—ALC板组合楼盖试件的抗剪性能试验。详细考察了组合楼盖在低周反复荷载作用下的应变分布规律和破坏形式,分析了组合楼盖的滞回曲线、骨架曲线、荷载强度退化、刚度退化。试验研究表明:采用冷弯薄壁C型钢梁组合楼盖的抗剪极限承载力要高于采用冷弯薄壁C型钢桁架梁组合楼盖;抗剪件在一定程度上可以提高组合楼盖的抗剪承载力。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖受力性能研究综述

冷弯薄壁型钢组合楼盖在使用过程中既要承担上部楼层传来的竖向荷载并且传递风荷载及地震力至剪力墙,同时要满足舒适度指标,因此组合楼盖必须具备良好的承载能力、刚度及振动性能。结合国内外具有代表性的冷弯薄壁型钢组合楼盖受力性能的研究进展,从承载力研究、刚度研究和振动性能研究三个方面总结,分析组合楼盖类型和不同楼盖构造措施对组合楼盖受力性能的影响,综合国内外理论分析成果,总结不同类型的组合楼盖抗弯承载力和平面内(外)刚度的计算方法及振动舒适度设计标准,指出冷弯薄壁型钢组合楼盖现有设计方法和理论体系的不足,为编制国家或行业设计标准提供可靠依据,以期推动冷弯薄壁型钢结构住宅在中国的发展应用。     

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-钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构的抗震性能,对冷弯薄壁型钢边柱内置薄钢板剪力墙进行低周往复加载试验,对比不同边柱截面厚度及截面形式对其抗震性能的影响。试验中得到了冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、荷载及位移特征值,并对结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载力及刚度退化进行分析。结果表明:冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;增加边柱截面厚度及选用帽形边柱均可提高剪力墙的承载力、刚度及耗能性能。计算3个试件受剪承载力设计值和弹性抗侧刚度,其值均高于常用冷弯薄壁组合墙体的;结合破坏特征提出冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙3个受力阶段;边柱对剪力墙破坏起控制因素,工程设计中应保证边柱承载能力,宜采用"强边柱、弱钢板"的设计理念。     

冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合楼盖滞回性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖的平面内滞回性能,对不同楼面板类型的压型钢板组合楼盖、压型钢板-石膏基自流平砂浆组合楼盖和设置钢丝网的压型钢板-石膏基自流平砂浆组合楼盖足尺模型进行了平面内循环往复加载试验,分析了组合楼盖的破坏形式、承载能力和延性等。试验结果表明:冷弯薄壁型钢组合楼盖最终破坏都表现为固定边梁与压型钢板之间的自攻螺钉连接破坏,而石膏基自流平砂浆楼面板和中间楼盖梁发生微小破坏。三个组合楼盖均表现出较好的平面内受力性能,具有良好的面内承载力和刚度、耗能性能、延性等,冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合楼盖的整体工作性能良好。采用钢丝网构造有助于提高楼盖的面内刚度以及组合楼板的黏结性能和抗裂性能,但对楼盖的延性会有不利影响。     

冷弯型钢结构研究进展（英文）

冷弯型钢构件具有重量轻、强度高、易于预制和量产、安装快、可回收利用等优点。冷弯型钢结构体系主要由墙体系统、楼盖系统和屋面系统组成,已在美国、澳大利亚和新西兰等国广泛应用。而我国冷弯型钢结构设计规范尚需完善,加之"人多地少"的国情,发展多高层冷弯型钢结构体系势在必行。通过理论分析和试验研究,对冷弯型钢结构体系进行深入研究,研究方向涵盖冷弯薄壁型钢基本构件和拼合构件的受力性能、组合墙体的抗侧性能、组合楼盖的承载力、刚度和舒适度以及整体房屋的抗震性能,相关研究成果如下:1)采用半能量法深入研究了板组屈曲的相关作用问题,建立了边缘加劲板件有效宽厚比设计方法;揭示了冷弯薄壁型钢轴压柱的破坏特征和力学性能,建立了简支、固支轴压柱畸变屈曲临界荷载的统一分析方法,提出了临界荷载计算理论;修正了澳大利亚标准AS/NZS 4600∶2005和我国标准JGJ 227—2011中畸变屈曲极限承载力的计算公式。2)揭示了双肢拼合冷弯薄壁型钢轴压柱和受弯梁的破坏特征和受力机理,提出了冷弯薄壁型钢拼合截面柱和梁极限承载力的简化计算方法。3)揭示了传统冷弯薄壁型钢组合墙体和冷弯薄壁型钢—钢板剪力墙水平荷载作用下的受力机理、破坏模式和力学性能,建立了冷弯薄壁型钢组合墙体的理论分析方法。4)揭示了冷弯薄壁型钢组合楼盖在竖向荷载、水平荷载及振动激励下的受力机理、破坏模式和力学性能,提出了冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计计算方法。5)揭示了冷弯薄壁型钢住宅房屋在地震荷载作用下的破坏特征、动力特性及地震响应,建立了低、多层冷弯薄壁型钢结构体系的有限元分析方法,提出了抗震设计计算方法和抗震构造措施。6)揭示了冷弯薄壁型钢拼合截面柱在火灾下的受力机理、破坏模式和力学性能,建立了理论分析方法、简化力学模型和设计计算理论。研究成果已被国内相关设计规范采用,可以用于指导实际工程设计。笔者及团队后续研究工作将聚焦于冷弯薄壁型钢结构多层房屋关键技术及其应用,以推动装配式钢结构房屋在中国的应用。     

冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的抗弯刚度研究

通过对2块足尺冷弯薄壁型钢梁 定向刨花板(OSB板)组合楼盖的受弯承载力进行单调静载试验,分析了连接OSB板与冷弯薄壁型钢梁之间的螺钉间距对组合楼盖抗弯刚度的影响。采用拟正交异性板法计算了组合楼盖的抗弯刚度,在此基础上分析OSB板厚度、楼盖梁间距和截面尺寸等因素对组合楼盖抗弯刚度的影响,提出了常用冷弯薄壁型钢梁-OSB板组合楼盖的等效抗弯刚度计算方法。结果表明:试件的破坏模式主要表现为楼盖梁发生弯扭屈曲的同时,受压区翼缘、卷边及腹板出现相关屈曲破坏,屈曲波长为相邻螺钉间距;OSB板没有明显破坏;螺钉间距对组合楼盖的弹性抗弯刚度影响微小;在弹塑性阶段,随着螺钉间距的增大,组合楼盖的刚度退化明显增大。     

冷弯薄壁C形钢-石膏基自流平砂浆组合梁受弯性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合梁的受弯性能,对未设置抗剪件、设置钢丝网以及设置Z形抗剪件的3个组合梁足尺模型进行了施工阶段、正常使用阶段和荷载极限阶段的受弯性能试验研究。考察了冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合梁在不同受力阶段的工作原理和破坏模式。试验结果表明:设置的两种抗剪件对组合梁在施工阶段和正常使用阶段的抗弯刚度影响均较小;组合梁的最终破坏模式为C形冷弯薄壁型钢梁腹板发生严重的剪切变形并伴随扭转屈曲,设置抗剪件可提高组合梁的极限荷载。在试验研究的基础上,将组合梁简化为T形截面,引入考虑组合翼板与C形梁之间相对滑动的滑移模量,提出了部分抗剪连接组合梁的抗弯刚度计算方法,用于计算组合梁的跨中挠度,计算结果与试验结果相近。     

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。