轻钢龙骨房屋抗震性能研究(Ⅱ)——IDA分析

基于数值拟合的滞回曲线和骨架曲线模型,运用增量动力分析法,对结构进行了国内外20条地震记录作用下的动力分析,研究了轻钢龙骨房屋的抗震性能.研究结果表明:轻钢龙骨房屋结构具有承载力高、延性适中、抗震性能好等优点,能够作为普通住宅结构运用于我国广大的抗震设防地区.     

非线性结构荷载—位移数值拟合

针对在分析非线性结构体系的荷载—位移关系时数值拟合的重要性,运用Richard-Abbott模型和滞回模型对单调加载荷载位移曲线和低周反复加载滞回曲线进行了拟合,从而反映出房屋刚度退化及滞回环捏拢现象。     

泡沫混凝土复合板力学性能研究

通过对配筋形式不同的泡沫混凝土复合板进行低周往复加载试验,得到泡沫混凝土复合板的滞回曲线与骨架曲线,对其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、破坏荷载等力学性能进行研究探讨。对墙板进行恢复力模型拟合,得出墙板的标准恢复力模型和刚度退化系数等。     

轻钢龙骨外墙与钢框架连接在低周往复荷载下的试验研究

为进一步推动装配式钢结构建筑在土木工程领域的发展应用,提出一种轻钢龙骨复合外墙与钢框架连接的新型连接形式,并对连接部位进行低周往复荷载作用下的受力性能研究,分析其破坏模式,探讨滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力、刚度退化和强度退化等抗震性能指标。研究表明:试件连接部位的龙骨板材屈服,而连接部位未发生破坏,试件破坏主要以龙骨板材与钢管支架发生焊接撕裂破坏为主。试件滞回曲线有"捏拢"现象,但其延性系数为3.0~4.0,能量耗散系数为1.0~2.0,说明此连接结构具有较好的延性性能。     

轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板抗震性能试验研究

为研究轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板的抗震性能,对两块足尺墙板试件进行了低周反复荷载试验,得到了墙板的破坏形态及滞回曲线.试验结果表明:墙板破坏主要为拉板式约束节点处水泥纤维板的开裂和地龙骨腹板的扩孔,墙板与钢框架连接节点区域未发生明显破坏,说明在该连接节点达到层间位移角限值时,墙板仍能保证较好的整体性,与结构主梁之间连接可靠.未布设横撑的轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板抗震性能相对较差,而布设横撑可以提高墙板的屈服荷载及峰值荷载.两块墙板延性较好,能够在罕遇地震作用下保持良好的整体性和安全性.     

冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能简化及精细化数值模拟研究

龙骨式剪力墙作为冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力单元,其抗侧性能是由覆面板、龙骨骨架及其间的自攻螺钉连接的性能决定。建立了基于自攻螺钉连接性能的精细化的冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙的有限元数值模型,并将龙骨与覆面板自攻螺钉连接的恢复力模型引入到剪力墙数值模型中,进行了墙体抗震滞回性能的数值模拟分析。结果表明,计算所得龙骨式剪力墙的弹性刚度、承载力以及变形等特征参数与试验结果吻合较好,该模型能够较为准确地反映龙骨式剪力墙的抗震滞回性能。在此基础上,提出了龙骨式剪力墙数值模拟的简化方法,为房屋整体结构抗震性能的数值分析提供了支撑。     

高强混凝土方桩抗震性能的有限元分析

为了研究预应力高强混凝土方桩的抗震性能,本文用ANSYS有限元软件建立高强混凝土方桩模型。通过低周往复荷载的数值模拟分析,得到方桩模型的荷载-位移滞回曲线和荷载-位移骨架曲线,从滞回曲线可以看到,滞回环包围的面积较大,说明方桩具有较好的耗能能力,骨架曲线较光滑,且有一定的下降段,说明构件具有一定的延性,构件达到破坏时候的极限位移达到了40.446mm。     

钢支撑-混凝土框排架结构抗震性能试验及有限元分析

以某600MW级火力发电厂主厂房为背景,通过试验和有限元分析研究了钢支撑-钢筋混凝土框排架的抗震性能,同时研究了混凝土柱构造设计的改进对结构抗震性能的影响.以某钢支撑较少的横向框排架为研究单元,以1:10比例设计缩尺模型,通过拟静力低周反复加载试验,观察结构试验现象、破坏机制,并绘制滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等.试验结果表明:结构滞回曲线呈饱满梭形,结构具有良好的抗震性能,结构的耗能能力、阻尼比与延性较高.钢支撑受压弯可屈服,存在P-△效应,在结构由第一道抗震防线转入第二道抗震防线过程中提供了抗侧刚度和抗剪承载力,并具有耗能能力.使用ABAQUS有限元软件建立了实体模型,模拟了结构模型的滞回曲线、骨架曲线以及混凝土损伤状态,与试验结果吻合良好.     

C型轻钢龙骨墙柱动力性能的数值模拟分析

C型轻钢龙骨柱是轻钢龙骨墙中的主要承重构件,选取四类有代表性的截面形式,通过ANSYS对C型轻钢龙骨柱外包OSB板在低周反复荷载下墙柱的受力性能进行数值模拟分析,分析了轴压比、柱高、柱距、宽厚比对墙柱滞回性能的影响。结果表明,在不同的轴压比、柱高、柱距下,墙柱的承载力与截面的宽厚比并非呈简单的线性关系,需要综合考虑构件的屈曲等相关因素。     

生土结构承重墙体恢复力模型研究

基于14片生土结构承重墙体抗震性能试验数据,拟合了墙体在低周反复水平荷载作用下的无量纲化骨架曲线,得到简化三线型模型的基本参数,采用理论分析及试验回归的方法得到骨架曲线的计算公式;根据试件的滞回规则,构建了生土结构承重墙体的恢复力模型。文中建议的恢复力滞回模型可用于生土结构弹塑性分析。     

Performance of wall-stud cold-formed shear panels under monotonic and cyclic loading: Part II: Numerical modelling and performance analysis

The main components to provide earthquake performance of a light-gauge steel house are the shear walls. Understanding shear wall behaviour and finding suitable hysteretic models is important in order to be able to build realistic finite element models and assess structural performance in case of earthquake. As for any building structure expected to exceed its elastic behaviour-range in case of earthquake, the interaction of design capacity, load bearing capacity and structural ductility will influence the performance.In this paper alternative design methods and hysteretic modeling techniques are presented. Based on tests described in Part I, a numerical equivalent model for hysteretic behavior of wall panels working in shear was built and used in 3D dynamic nonlinear analysis of cold-formed steel framed buildings. Preliminary conclusions refer to the effect of over-strength and ductility upon possible earthquake load reduction in case of light-gauge shear wall structures.     

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。     

A concise hysteretic model of structural steel considering the Bauschinger effect

This study proposes a concise hysteretic model of structural steel that is effective at simulating the mechanical behaviour of steel components. A series of plate element specimens made of SS400 structural steel were tested under diverse cyclic axial strain loadings. The hysteresis loops of the specimens are decomposed into skeleton curves and Bauschinger parts. The hysteretic model, which is composed of the skeleton curve, the Bauschinger part, and the elastic unloading part, is proposed based on the test results. To verify the effectiveness of the proposed hysteretic model, three simply supported beam specimens were tested under cyclic loadings. In addition, numerical analyses of the beams were performed using the proposed hysteretic model. The analytical results were compared with the experimental results, and the overall load-deformation relationships and the local strain histories show a good correspondence.     

型钢自密实混凝土叠合剪力墙恢复力模型

为了研究型钢自密实混凝土叠合剪力墙的抗震性能以及恢复力特性,对1个全现浇型钢普通混凝土剪力墙试件和5个型钢自密实混凝土叠合剪力墙试件进行了低周反复加载试验。通过分析试验所得的剪力墙的水平荷载-位移骨架曲线,建议将其简化为以屈服点、峰值荷载点、极限点为特征点的三折线模型,并根据试验现象以及理论分析结果给出骨架曲线中各特征点参数的计算方法。对试验所得滞回曲线进行回归分析,得到了墙体的抗侧刚度退化规律,据此得出适用于型钢自密实混凝土叠合剪力墙的恢复力模型,并用试验得到的骨架曲线与滞回曲线进行验证。结果表明,由此恢复力模型求得的计算曲线与试验曲线吻合程度较好,该模型可以较好地反映型钢自密实混凝土叠合剪力墙的恢复力特性,可用于计算地震作用下以受弯破坏为主的型钢自密实混凝土叠合剪力墙的荷载-位移滞回曲线。     

我国城镇住宅中应用轻钢龙骨结构体系的思考

总结了发达国家发展轻钢龙骨结构体系住宅的现状,分析了我国发展轻钢龙骨结构体系住宅的意义,给出了我国发展轻钢龙骨结构体系住宅的特点以及存在的问题,从而促进轻钢龙骨结构在我国城镇住宅建设中的应用.     

结构消(耗)能元件芯材SN490B本构关系数值模拟

采用消(耗)能元件的结构在遭受地震作用时,元件芯材首先屈服进入塑性阶段,利用其滞回变形消耗地震输入能量,保护主体结构,元件芯材本构关系的数值模拟是对采用消(耗)能元件结构进行抗震分析与设计的基础。为更真实地模拟结构消(耗)能元件芯材在单调和循环荷载下的本构响应,更准确地对采用消(耗)能元件结构进行结构弹塑性地震响应分析,对常用作消(耗)能元件芯材的日本高延性钢材SN490B的单调、循环加载本构及循环骨架曲线进行了数值模拟,包括:采用Esmaeily-Xiao二次流塑性模型模拟材料在单调荷载作用下弹性段、屈服段、强化段和二次流塑段4个阶段;采用混合强化模型模拟材料循环荷载作用下的本构响应,运用大型通用有限元软件ABAQUS结合数值模拟参数对16种不同循环加载制度下的循环加载试验进行模拟,并与试验结果进行对比;采用Ramberg-Osgood模型、无量纲化的Ramberg-Osgood模型及两段式模型模拟循环骨架曲线。研究结果表明:所采用数学模型可以较好地模拟SN490B钢材单调、循环加载本构响应及循环骨架曲线,数值模拟与试验结果拟合较好。     

方钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回性能研究

在弯矩 -曲率滞回关系分析的基础上 ,利用数值方法计算方钢管混凝土压弯构件的荷载 -位移滞回关系 ,并对计算结果进行了大量试验验证。在理论分析和试验验证的基础上 ,全面考察构件轴压比、长细比等参数对滞回关系的影响 ,最后给出构件荷载 -位移滞回关系恢复力模型及构件位移延性系数等的简化计算公式     

屈曲约束钢板剪力墙-钢框架的宏观单元模型

为简化屈曲约束钢板剪力墙 钢框架的设计过程,提出了两元件宏观单元模型,对屈曲约束钢板剪力墙-钢框架的力学性能进行模拟。基于理论分析与试验数据,得到了宏观单元模型中剪切弹簧的骨架曲线、滞回规则和弯曲弹簧骨架曲线,并将上述各项参数值与试验值进行了对比,同时还将采用宏观单元方法建模的数值模型结果与采用精细有限元方法建模的模型结果进行了对比。结果表明:理论推导得到的各项参数值与试验值吻合良好;采用2种不同方法建模的数值模型结果基本一致;该宏观单元模型的各项参数取值准确,并且能够精确反映该类结构的真实力学性能。     

轻钢装配式住宅施工中存在的若干问题

近几年轻钢装配式住宅建造技术在我国一些建设项目中应用日益增多,轻钢装配式住宅的施工技术要求比传统结构要严格得多,但是由于目前国内没有相应完善的施工规范和技术标准,所以施工过程中普遍存在一些问题。对这些施工过程中存在的问题进行探讨,并提出解决方法。