刚性斜撑对冷弯薄壁型钢结构住宅体系抗震性能的影响研究

为研究刚性斜撑对冷弯薄壁型钢结构住宅体系抗震性能的影响,基于SAP 2000软件多线段塑性Pivot连接单元,建立3层冷弯薄壁型钢整体结构简化分析模型,并验证模型的有效性,其中组合墙体的恢复力特性由ABAQUS有限元软件模拟获得。采用El Centro波,对整体结构模型进行时程分析,考虑了8种不同墙体斜撑的布置方式。对比分析了各模型在7~9度多遇地震及7、8度罕遇地震作用下的加速度时程曲线、位移时程曲线、层间位移及层间位移角。结果表明:在墙体内布置斜撑能显著提升整体结构的抗震性能,其中以WSO-K3斜撑布置方案提升的幅度最大。     

双向水平地震作用下六层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构振动台试验研究

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g～0.40g)。通过对比其破坏特征、动力特性、位移和应变响应,研究非结构构件对整体结构抗震性能的影响并进行楼盖刚性判定和房屋扭转响应分析。研究结果表明：在水平地震作用下模型的主要破坏特征为轻质墙面板螺钉连接破坏;蒙皮普通墙体与钢板剪力墙共同抵抗水平剪力,提高了结构的抗震性能;随输入加速度峰值增大,结构的自振频率降低,位移响应及立柱应变提高;冷弯薄壁型钢梁-压型钢板覆水泥纤维板组合楼盖可判定为刚性楼盖;结构扭转响应较小;在8度多遇及8度罕遇地震作用下,结构最大层间位移角分别为1/505、1/100,满足规范规定的弹性及弹塑性层间位移角限值1/250及1/50的限值要求,多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构具有良好的变形能力和抗震性能。     

冷弯薄壁型钢三层房屋振动台试验研究

为考察低层冷弯薄壁型钢房屋的抗震性能,进行一个三层足尺模型的振动台试验,得到低层冷弯薄壁型钢房屋结构在水平地震作用下的动力特性、地震反应、破坏机理等,并对其抗震性能进行评估。结果表明:结构在振动过程中表现为局部破坏,墙体骨架基本完好;结构呈剪切型变形形式;9度抗震设防时,多遇地震下结构最大弹性层间位移角为1/934,罕遇地震下结构最大弹塑性层间位移角为1/52,满足抗震规范关于抗震变形验算的相关规定;该房屋体系抗侧力的关键在于墙板的蒙皮作用和抗拔件的抗倾覆作用,因此应保证接缝和边角处自攻螺钉的施工质量,抗拔件应采取有效的防松措施。对结构的抗震能力进行初步评估,表明该房屋在9度多遇地震下的墙体剪力均小于其抗剪承载能力,且具有较高的安全储备。     

考虑多重不确定性的我国多层#br# 冷成型钢结构地震风险评估

准确评估建筑结构的地震风险是实现其性能化抗震设计的重要组成部分。冷成型钢结构体系作为绿色和工业化建筑的典型代表,却鲜有针对于我国的地震风险评估研究。文章旨在分析和评估多层冷成型钢结构抗震分析所涉及的多重不确定性因素,进而定量评估该类结构在我国的地震风险。文章设计1栋八度抗震设防的6层冷成型钢结构,基于经过振动台验证的简化数值分析方法建立结构的简化数值模型,定量求解结构的多重不确定性因素和在使用周期内(50年)的地震风险。研究结果表明：由于我国一些地区的地震危险性形状系数较大,在考虑多重不确定性后,结构的破坏概率显著提高,50年使用周期内倒塌概率的增幅达到10倍以上;算例结构在50年使用周期内基本满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求,对于个别特殊区域应适当控制结构发生轻微破坏的概率。此外,文章建议应全面考虑多重不确定对冷成型钢结构地震风险的影响,对不确定性参数的取值和地震风险的计算方法可提供借鉴。     

多层冷弯薄壁型钢住宅体系动力时程分析

在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能。结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和Y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能。     

装配整体式钢筋混凝土剪力墙子结构抗震性能试验研究

对一栋3层足尺的新型装配整体式混凝土剪力墙子结构进行拟静力试验。该结构中包含4种连接构造,即同层同跨内预制墙的竖缝采用干式连接,同层相互垂直墙体间采用现浇转角墙连接,上、下预制墙间采用型钢抗剪键和后浇型钢边缘构件2种连接构造进行连接。试验结果表明：该类型装配整体式型钢剪力墙结构具有良好的抗震性能;连梁在整个抗侧力体系中起到第一道防线的作用,加载结束时,连梁发生明显剪切破坏,具有较强的耗能能力;干式连接在试验中陆续进入屈服,可作为结构的第二道耗能防线;试验后期,部分干式连接的焊缝出现断裂,无法继续限制墙肢对楼板的冲切作用。型钢边缘构件和后浇RC转角墙中的纵筋分别在层间位移角达到1/150和1/100时发生屈服;整体模型在层间位移角达到1/75后,未出现承载力失效或楼板构件脱落现象,可认为该结构体系的抗震性能等同于现浇剪力墙结构。     

新型轻钢结构住宅体系墙体的抗震性能研究

对一种新型钢结构住宅体系及其墙体的足尺模型进行模拟地震振动台试验研究,通过试验结果分析该体系的自振特性、在模拟地震作用下的结构模型动力反应以及破坏情况,着重对墙体的抗震性能进行了研究。试验观察及数据分析表明,该体系及其墙体有很好的抗震性能,从而为该体系的应用和推广提供了试验依据。     

多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能分析

以实际工程为背景,建立4层冷弯薄壁型钢结构住宅有限元模型,参照抗震设计规范要求对模型进行双向动力时程分析,研究该住宅体系的抗震性能,为编制《冷弯薄壁型钢多层住宅技术规程》提供可靠依据。对相邻抗侧力墙体之间的距离进行变参数分析,研究在多遇地震作用下4层冷弯薄壁型钢结构住宅各层墙体分配层间剪力的比例关系,分析刚性楼盖假设在多层冷弯薄壁型钢住宅中的适用性。研究表明:在8度多遇地震作用下,多层住宅体系中抗侧力墙体的间距不宜大于15m。     

钢筋混凝土框架结构模型模拟地震振动台试验

以4层附加柔性连接填充墙钢筋混凝土模型框架振动台试验为背景,设计并制作了1/8比例微粒混凝土整体结构模型,进行了模拟地震振动台试验研究,根据相似系数由模型结构试验结果反应反推原型结构的动力反应,结果表明,原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求。     

钢结构住宅体系加气混凝土外墙板抗震性能试验研究

介绍了一钢结构住宅体系的外墙板足尺模型振动台试验,并通过试验结果分析,研究了钢结构住宅体系外墙板以及墙板与结构构件连接节点处的抗震性能,了解了节点和墙板的破坏特征及墙板对结构动力特性与抗震性能的影响。得出了对带墙板钢结构抗震设计有益的结论。     

高强超薄壁冷弯型钢低层住宅抗震设计方法

结合国内外已完成的冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体静力和动力试验研究成果,提出了冷弯薄壁型钢复合墙体的骨架曲线和恢复力模型。基于已经完成的屈服强度550 MPa高强超薄壁冷弯型钢足尺结构模型振动台试验,对结构在多遇和罕遇地震作用下的抗震分析方法进行了对比。结果表明：多遇地震作用下结构的弹性分析可采用底部剪力法、反应谱法和弹性时程分析法;罕遇地震作用下结构分析可采用静力非线性（推覆）分析和非线性时程分析法。依据GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》的基本规定,提出了低层冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的抗震设计实用方法建议。     

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。     

夹芯墙板覆面冷弯薄壁型钢承重复合墙体受剪试验

为满足多层冷弯薄壁型钢房屋建筑的抗震及防火要求,同时兼顾施工便捷性,提出了夹心墙板覆面的新型冷弯薄壁型钢复合墙体,并完成了11片足尺模型水平加载试验。试验表明： 1） 复合墙体的受剪破坏主要由墙板周边的螺钉连接失效引起,即螺钉将墙板撕裂或螺钉剪断引起,墙板与自攻螺钉之间的连接力学性能成为影响复合墙体受剪性能的主要因素;增大墙板厚度或者采用玻镁板代替石膏板可提高复合墙体抗剪性能,而龙骨立柱的截面尺寸对复合墙体受剪性能影响不明显; 2） 同侧墙板层数的增加对复合墙体受剪承载力及刚度虽有明显提高,但未达到线性叠加程度;夹心墙板的使用有利于墙体蒙皮效应的发挥,相应的墙体受剪性能优于墙体同侧双层墙板覆面时的受剪性能; 3） 蒸压加气混凝土（ALC）板周边与自攻螺钉的连接区域在较低水平荷载作用下出现板材开裂现象,故不宜采取ALC板参与墙体受力的连接方式。研究给出了新型冷弯薄壁型钢复合墙体的受剪承载力及抗剪刚度设计指标,供工程设计参考。     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

真实火灾下足尺冷成型钢复合剪力墙结构耐火性能试验研究

冷成型钢复合剪力墙结构采用冷成型钢管混凝土边柱、半刚性连接节点、组合楼盖体系和外填充式夹心组合墙体等构件,具有整体连接性强、抗震性能优越等优势。其耐火性能研究是该结构在我国推广应用的研究重点之一。为此,建造了3栋平面尺寸为7.2m×7.2m、层高3m的单层冷成型钢复合剪力墙结构模型房屋,并对其进行了不同火灾工况下的足尺结构模拟真实火灾试验。对试验现象、结构破坏模式、实际温度场和位移场进行分析。研究结果表明：相对于火源均匀分布的受火工况,存在局部集中火源的工况更容易发生轰燃;自然火灾下的小空间升温曲线对应温度改变可分为3个阶段,在封闭燃烧阶段和回燃阶段,受火房间内温度沿高度方向呈现不均匀分布,轰燃后,整个室内空间温度趋于相同;外填充式夹心组合墙体具有优越的耐火性能,自然火灾下耐火时间可以达到119min。针对冷成型钢复合剪力墙结构提出抗火设计建议：墙体应选用外填充式夹心组合墙体;楼盖体系中,应选用与钢材连接可靠的耐火板材作为天花板,楼面ALC板材应当错落放置;需增强楼面钢托梁与墙体上部双拼梁(框架梁)连接处的防火保护。     

采用新型组合墙体的冷弯薄壁型钢结构抗震性能研究

本文介绍了一种用于冷弯薄壁型钢结构的新型组合墙体,并研究了该墙体结构的抗震性能。通过弹塑性时程分析,比较了采用不同组合墙体的3种冷弯薄壁型钢结构在8度和9度罕遇地震下的位移和内力反应。初步分析结果表明,由于新型组合墙体具有较好的抗剪性能,采用该墙体的冷弯薄壁型钢结构可以在抗震设防烈度较高的地区使用。     

Detailing recommendations for 1.83 m wide cold-formed steel shear walls with steel sheathing

The paper presents an experimental investigation on 1.83 m wide, 2.44 m high cold-formed steel (CFS) stud framed shear walls using steel sheet sheathing. Four wall configurations were studied through monotonic and cyclic tests. The test results indicated that besides the sheet buckling and screw pull out, the buckling of interior studs might occur for the 1.83 m CFS walls. To prevent the failure in the studs, special detailing was developed in this research. It was discovered that the special detailing could increase both the shear strength and the ductility of the shear walls. The research also found that the codified nominal shear strengths can be conservatively used for walls with an aspect ratio of 3:2. Based on the test results, the nominal seismic shear strength for 1.83 m wide CFS shear walls was established for design purposes.