冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能有限元分析

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,利用ANSYS有限元程序分析了长细比、螺钉连接间距、截面板件最大宽厚比对冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能的影响。结果表明:立柱长细比对A、B两类截面拼合立柱轴压承载力和轴压性能有很大影响,随着立柱长细比的增大,立柱轴压极限承载力逐渐降低;当螺钉连接间距为450、300、150mm时,A、B两类截面拼合立柱轴压极限承载力和刚度变化均不大;由于基本构件板材厚度不同引起截面板件最大宽厚比的不同,对A、B两类截面3种长度的拼合立柱的承载力和刚度影响很大;对于A、B两类截面立柱,当立柱长度和截面厚度相同时,基本构件腹板高度由89mm增加到140mm,拼合截面轴压立柱轴压极限承载力变化不大。     

型钢再生混凝土梁受弯性能足尺试验

钢-再生混凝土组合梁的受力性能足尺试验研究工作目前尚少。为此，进行了6个型钢再生混凝土梁足尺试件受弯性能试验，各试件尺寸、配筋、内置型钢一致，梁长3 300mm、净跨3 000mm,梁截面高300mm、宽200mm,梁截面内置H型钢的型号为HN200×100×5.5×8。各试件均采用再生粗骨料混凝土，再生粗骨料取代率分为0%、50%、100%,混凝土设计强度等级分为C30、C60。采用三分点加载的方式，试验分析了各试件的承载力、变形及耗能能力，以及设计参数对试件抗弯性能的影响。结果表明：在加载过程中梁内型钢与再生混凝土共同工作性能良好；合理采用再生粗骨料取代率情况下，型钢再生混凝土梁受弯性能和破坏形态与型钢普通混凝土梁接近；提高再生混凝土强度可以显著提高型钢再生混凝土梁的承载力、变形能力和耗能能力。     

超低能耗保温夹芯墙板金属夹形拉结件受力性能分析

为了探讨超低能耗夹芯保温外墙拉结件受力性能,分别从抗拉性能、抗剪性能、拉剪性能和对应的变形性能进行了试验研究,验证了数值模拟分析的可行性,并根据试验和模拟结果给出了拉结件的安全系数。结果表明,夹形拉结件的抗拉性能、拉剪性能的抗拉性能可以满足国内标准的可靠性要求;但抗剪性能难以满足国内标准要求;拉结件在试验中达到设计承载力时变形量均小于胶缝变形能力2.54 mm,不影响接缝性能。     

空间足尺薄柔构件钢框架滞回性能试验研究

进行了两个空间钢框架的滞回性能试验。框架构件均为宽厚比较大的H形截面,按实际工程尺寸制作。试验结果显示板件宽厚比和柱子轴压比是影响这类结构承载性能的主要因素,构件端部的局部屈曲导致结构破坏的开始并降低了结构的延性和耗能能力。基于试验结构抗震能力及其地震需求的分析,提出了这类钢框架的抗震设计概念:相对小震水平的地震作用,结构弹性设计须留有必要的承载力储备,以保证大震作用下结构的安全性。试验表明,符合这一要求的薄柔构件钢框架的弹性刚度能满足小震时的变形要求,结构的变形能力能满足大震作用下的延性要求。试验结构的数值分析结果与试验结果吻合良好。     

预制带肋薄板混凝土叠合板件受力性能试验研究

为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板(预制预应力混凝土矩形肋薄板)进行规格设计.进行2种不同跨度的4块预制薄板的静载试验,重点研究预制薄板的极限承载力、刚度及抗裂性能,结果表明:预制薄板满足施工阶段承载力要求,可作为无支撑体系模板.进行2块单跨叠合板件和1块两跨连续叠合板件的静载试验,重点研究叠合板件的整体受力性能、...     

某体育馆方钢管桁架节点的试验研究

为研究大尺寸方钢管节点的受力性能,对10个平面十字形桁架节点进行了试验研究。结果表明:所有节点均表现为承压管上下两面下陷,两侧面鼓出破坏,其中承压管下加钢垫板后承载力有显著提高。各试件均满足设计承载力和变形要求。     

钢塑复合板抗压承载力试验及有限元模拟

针对一种新型的墙体板材——钢塑结构复合板(由镀铬卷边C型钢为轻钢龙骨骨架、聚苯乙烯颗粒压聚成板,然后经热塑压轧而成的轻钢龙骨复合板)进行了实验室轴压试验,研究其受压力学性能,获得了规格为1 215mm×800mm×140mm(长×宽×厚)的原尺试件的受压破坏形态、极限抗压承载力和工作变形曲线。试验结果表明,板件具备一定的承载能力,主要通过轻钢骨架承受荷载,板的主要破坏模式是轻钢龙骨在极限荷载下的畸变屈曲。然后建立了对应的有限元模型,对试验过程开展了模拟分析,获得与试验较接近的破坏现象。试验和数值模拟表明,该钢塑结构复合板能满足建筑物内非承重垂直分隔的设计要求,在装配式结构中可用作高效施工、节能环保的墙体建材。     

冷轧双翼变形钢筋混凝土双向板受力性能试验研究

对2块现浇冷轧双翼变形钢筋混凝土双向板进行了荷载试验,研究了双向板在均布荷载作用下的受力性能。试验结果表明:现浇冷轧双翼变形钢筋混凝土双向板的承载力较高,当钢筋强度设计值取400N/mm2时,承载力检验系数仍可满足规范要求。在使用荷载作用下,双向板具有较好的工作性能。     

灌浆钢管桁架混凝土叠合板抗弯性能试验研究

为提高现有叠合楼板抗弯性能,满足大跨度结构要求,提出一种新型灌浆钢管桁架混凝土叠合板。通过对两块两端简支的叠合板进行均布荷载试验,研究了叠合板的变形性能、裂缝开展规律、承载力及破坏模态等,并对叠合板的抗弯承载力和变形性能进行了理论分析。试验结果表明:叠合板具有良好的延性,满足施工要求。     

PEC柱(弱轴)对穿螺栓端板连接抗震性能研究

为了研究部分包裹混凝土组合(PEC)柱(弱轴)与型钢梁对穿高强螺栓端板连接节点的抗震性能,考虑端板厚度、盖板厚度以及节点构造形式3个参数,设计了两种不同构造的梁柱节点,对其进行低周往复荷载试验和有限元模拟,分析了各设计参数对试验节点滞回性能、承载能力、节点刚度、延性和耗能能力等指标的影响。研究结果表明:盖板厚度由14mm增加至16mm时,节点承载力提高了33.91%,初始刚度提高了14.9%,延性降低了18.9%;端板厚度由12mm增加至14mm时,节点承载力提高了19.93%,初始刚度提高了15.1%,延性系数增加了3.13%;各试件的承载力退化系数基本稳定在1.0左右,延性系数在3.17~3.96之间,等效黏滞阻尼系数平均值介于0.303~0.334之间。增加盖板厚度与端板厚度能显著提高节点的承载力和初始刚度,两种构造形式的节点均具有良好的延性和耗能能力。     

高强度钢材箱形柱滞回性能试验研究

为研究Q460高强度钢材箱形柱的抗震性能,对5个足尺试件进行了水平往复加载试验研究,分析了板件宽厚比、轴压比等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力和延性的影响。试验结果表明,Q460高强度钢材箱形柱具有很好的耗能能力和抗震性能,适用于抗震钢框架;除试件HB-1外其他试件本身及其柱脚节点均未发生焊缝开裂,证明设计合理、质量合格的Q460高强度钢材焊缝连接具有足够的承载力和良好的抗震性能;板件宽厚比越大,试件局部屈曲出现得越早,最大荷载对应的位移级越小,达到破坏时的位移级也越小;试件发生局部屈曲的范围及屈曲中心位置相对于试件截面高度的比值依次减小,所有试件最大屈曲位置距固定端0.25B~0.50B（B为等边箱型截面外边长）,塑性区范围距离固定端0.72B~1.06B。根据试验结果,建议在轴压比不大于0.2时,Q460钢材箱形截面压弯构件板件宽厚比限值不应大于30;同时,钢框架柱在进行抗震设计时,其板件宽厚比限值应与轴压比相联系,轴压比越大,板件宽厚比限值应越小。     

双槽钢缀板柱绕虚轴的滞回性能试验研究

为研究双槽钢缀板柱绕虚轴的抗震性能,对6个双槽钢缀板柱足尺试件进行水平往复荷载试验研究,分析了单肢长细比、缀板线刚度、轴压比、加劲肋设置等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力及延性的影响。试验结果表明:按GB 50017—2017《钢结构设计标准》设计的双槽钢缀板柱在绕虚轴往复荷载作用下不能达到设计塑性受弯承载力,减小单肢长细比,可显著提高构件塑性抗弯承载力及初始刚度,当单肢长细比为20时,构件绕虚轴受弯承载力可达到规范相关要求;在满足规范要求的情况下,缀板及其连接焊缝未发生破坏,但提高缀板线刚度对构件绕虚轴的抗震性能影响较小;轴压比对构件抗震性能影响显著,随着轴压比增大,构件抗震性能降低;在构件塑性铰区设置加劲肋,可有效防止该区域板件的局部屈曲,提高构件的承载力、延性及耗能能力,缓解承载力及刚度退化,但塑性铰区转移至第二与第三块缀板间,试件破坏模式为单肢失稳。     

双槽钢缀板柱绕虚轴的滞回性能试验研究

为研究双槽钢缀板柱绕虚轴的抗震性能,对6个双槽钢缀板柱足尺试件进行水平往复荷载试验研究,分析了单肢长细比、缀板线刚度、轴压比、加劲肋设置等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力及延性的影响。试验结果表明：按GB 50017—2017《钢结构设计标准》设计的双槽钢缀板柱在绕虚轴往复荷载作用下不能达到设计塑性受弯承载力,减小单肢长细比,可显著提高构件塑性抗弯承载力及初始刚度,当单肢长细比为20时,构件绕虚轴受弯承载力可达到规范相关要求;在满足规范要求的情况下,缀板及其连接焊缝未发生破坏,但提高缀板线刚度对构件绕虚轴的抗震性能影响较小;轴压比对构件抗震性能影响显著,随着轴压比增大,构件抗震性能降低;在构件塑性铰区设置加劲肋,可有效防止该区域板件的局部屈曲,提高构件的承载力、延性及耗能能力,缓解承载力及刚度退化,但塑性铰区转移至第二与第三块缀板间,试件破坏模式为单肢失稳。     

垫板对平齐式端板连接梁柱节点性能影响的试验研究

为研究钢框架梁端连接板与柱翼缘间加设垫板的平齐式端板连接节点的工作性能,设计了9个平齐式端板连接节点足尺试件,其中5个加设了厚度为4mm,8mm,10mm的垫板,其余4个为未设垫板的对比试件。通过梁端单调和循环加载试验,研究了垫板对节点刚度、承载力、转动能力、滞回性能和破坏模式的影响。试验及分析结果表明,在本文研究的节点参数范围内(即加入厚度不大于梁端板厚度或螺栓直径1/2的垫板)垫板对节点的工作性能没有太大的影响。通过对螺栓变形的观察发现,随着垫板厚度的增加,对螺栓的受力会有不利的影响,因此,在可能的情况下应避免使用较厚的垫板。     

腹板穿孔与不穿孔压型钢板抗压承载力试验对比研究

HG-256压型钢板是一种新型板材,对该类新型板材腹板穿孔与腹板不穿孔两类试件进行抗压承载力试验,以确定两类板材达到承载能力极限状态和正常使用极限状态时的破坏形态及所能承受的极限荷载。根据荷载挠度和荷载应力试验数据以及板件局部屈曲和板件塌落试验现象得出:腹板穿孔后,由于板件刚度的降低,板件正常使用极限状态承载力为腹板不穿孔板件的67.5%,板件承载能力极限状态承载力为腹板不穿孔板件的84.0%。     

B03级加气混凝土复合板抗弯性能研究

为研究B03级加气混凝土复合板的抗弯性能,对两块B03级加气混凝土复合板和两块B03级加气混凝土板进行四分点弯曲试验。试验结果表明,B03级加气混凝土复合板较普通B03级加气混凝土板的抗弯性能得到较大改善,开裂荷载提高约1.3倍,极限承载力提高约2倍,开裂前抗弯刚度提高约2.2倍。基于普通加气混凝土承载力公式计算了B03级加气混凝土板及其复合板的抗裂荷载和极限承载力,与试验结果相比,理论计算结果较为保守,表明两种类型的板材均具有一定的安全储备。B03级加气混凝土复合板的开裂荷载实测值和理论值均能满足北京地区100m以下高层居住建筑围护结构的抗风设计要求。     

钢框架加强型节点抗震性能试验研究及有限元分析

为探讨加强板构造形式对节点抗震性能的影响,针对盖板、翼缘过渡板、腋板以及肋板等4种不同构造形式加强型节点进行试验及有限元分析,对其承载力、荷载-位移滞回性能、塑性变形能力、耗能、破坏形态等进行研究。结果表明:在低周循环荷载作用下,4种不同构造形式的节点试件均形成塑性铰并远离梁柱连接焊缝位置,塑性铰处的梁翼缘和腹板均产生较大塑性变形,耗能效果明显,达到塑性铰外移设计要求,梁柱节点焊缝没有出现脆性破坏。加强板的构造形式对节点承载力、延性及耗能能力有较大的影响,腋板及肋板加强节点试件的承载力高于盖板和翼缘过渡板加强型节点,而后两种节点的延性和耗能能力大于前两种节点。设计中应综合考虑加强板构造形式对节点抗震性能影响。综合比较试验及有限元分析结果可知,翼缘过渡板、腋板加强型节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,建议在高烈度抗震设防区使用。     

普通混凝土柱大偏心受压性能尺寸效应试验研究

为评价尺寸效应对普通强度混凝土柱大偏心受压性能的影响,进行3组中部未设置箍筋的矩形截面钢筋混凝土柱大偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200mm×300mm、400mm×600mm、600mm×900mm,混凝土设计等级为C30。对比分析其破坏特征、截面应变分布规律、承载力及变形能力,揭示其尺寸效应规律。     

配断热桥连接件悬挑阳台板力学性能研究

阳台作为围护体系当中的重要组成部分，提高阳台的保温隔热水平是降低建筑能耗、实现节能减排目标的重要措施之一。本文在已有试验数据基础上，利用Abaqus有限元软件建模的方式，建立了14个新型的配断热桥连接件悬挑阳台板有限元模型，研究不同参数下新型悬挑阳台板在静力加载作用下的破坏形态、极限承载力以及变形能力等性能，并在已有试验结果的基础上验证模型的适用性。研究结果表明，通过减小保温材料宽度、增加连接件半径、增大灌浆混凝土块受压面积均可以提高新型悬挑阳台板的极限承载力。其中改变连接件半径对新型悬挑阳台板极限承载力的影响最大，改变灌浆混凝土块受压面积对新型阳台板极限承载力的影响最小。最后，对配两种不同类型断热桥连接件的新型悬挑阳台板进行正常使用极限状态验算以及设计极限承载力计算，并将结果与有限元模拟值进行对比。结果表明，新型配断热桥连接件悬挑阳台板不仅满足悬挑构件达到限值挠度时的承载力要求且极限承载力高于设计极限承载力，其安全性能较高。     

方钢管混凝土柱与钢梁框架节点的抗震性能试验研究

为验证方钢管混凝土柱与工形钢梁框架节点的破坏特征和抗震性能,本文进行了A、B两组共6个足尺节点试件的低周反复循环加载试验,其中A组三个试件梁端采用栓-焊连接;B组三个试件梁端为全对接焊接。试验结果表明:6个试件的层间位移延性系数μ≈2.28～3.86,弹性极限层间位移角y≈0.001～0.014,弹塑性极限层间位移角u≈0.0297～0.0424,节点梁柱的相对极限塑性转角θu≈0.0163～0.0343rad,能量耗散系数E≈2.029～2.494;A、B两类节点均有良好的抗震性能,在相同轴压比下A类节点的延性较B类略好一些,而耗能能力B类节点却略大一些,但二者相差不大,均满足结构抗震设计的要求。文章还分析了节点域的剪切变形,给出了改造节点设计的几点建议。