装配式钢结构抗震性能研究进展

对近年来有关装配式钢结构抗震性能的研究成果进行了归纳,主要总结新型装配式节点、抗侧系统(支撑和墙体)以及结构体系的抗震性能。综合论述了装配式刚接节点、自复位节点和损伤控制节点的主要研究成果;对新型装配式支撑和墙板的抗震性能进行了评述,认为目前应加大新型冷弯薄壁型钢预制装配式墙板的开发和推广力度;总结了装配式钢结构整体抗震性能数值分析和试验研究现状,认为应恰当运用多尺度有限元模拟技术和实时混合模拟技术,实现对装配式钢结构抗震性能的准确评估。最后,通过对现有研究成果与应用现状的分析,提出应将"震后可恢复功能"的抗震设计思路应用于新型装配式钢结构,进而提出装配式钢结构抗震性能研究与设计的"系统观点"。     

轻质外墙板和砌块墙的抗震特性对比研究

介绍了一钢结构建筑轻质砂加气混凝土外墙板和砌块填充墙的足尺模型振动台试验,详细描述了各个加载工况下的模型破坏反应过程。通过试验数据分析,重点研究轻质砂墙板和砌块墙体对钢框架结构动力特性的不同程度的影响、墙板和砌块墙体本身的抗震性能及薄弱位置的对比、墙板连接节点以及砌块墙体中连接节点的振动反应和力学分析。针对带墙板和砌块墙体的钢框架结构设计提出一些有益结论。     

探讨多高层钢结构住宅的设计与发展

钢结构住宅具有节约能源、施工迅速、抗震性能好,符合环保及适应产业化生产等优势。以多高层钢结构住宅设计为主。阐述了钢结构住宅设计中结构选型、构件、节点、楼板、墙板以及钢结构防护设计等需要注意的问题。     

多高层钢结构住宅设计探讨

钢结构住宅具有节约能源、施工迅速、抗震性能好,符合环保及适应产业化生产等优势.以多高层钢结构住宅设计为主,阐述了钢结构住宅设计中结构选型、构件、节点、楼板、墙板以及钢结构防护设计等需要注意的问题.     

一种新型装配式钢结构外挂墙板连接节点的受力性能分析和设计方法

装配式钢结构体系中预制外墙板多采用外挂的方式与主体结构连接,其连接节点既要保证外挂墙板的安全可靠,还要保证外挂墙板与主体结构之间的变形协调。提出一种构造简单、施工方便的新型装配式钢结构外挂墙板连接节点,并给出该节点的设计以及验算方法。以某工程为例进行节点验算和有限元分析,并对其承载力进行参数化研究,揭示节点的传力机制以及破坏形态,结果表明该节点具有良好的受力性能和应用前景。     

轻钢装配式住宅示范工程的设计与应用

通过示范工程,从住宅建筑模数化设计入手,对一种轻钢装配式住宅进行了标准化建筑、结构、围护体系设计。为实现钢结构住宅的模数化、标准化、系列化和装配化,初步实现住宅产业化,工程主体结构采用纯钢框架,梁、柱均为热轧H型钢;楼板和屋面板选用工厂预制的PK预应力混凝土叠合板,施工阶段不需铺设模板,可减小现场作业量,有效缩短工期;外墙板采用钢丝桁架混凝土复合墙板与竹筋陶粒混凝土复合墙板两种形式,与普通的加气混凝土砌块加外保温相比,具有轻质、节能、安装速度快,墙板缝隙少、墙板厚度小、有效房间使用面积大、抗震性能好等优点。     

蒸压加气混凝土外墙板系统关键技术研究

介绍了项目团队在加气混凝土外墙板系统方面的技术研发,构建了一种适宜于钢结构住宅建筑的外围护墙板技术体系,提出了新型高效连接节点做法,规范了外墙细部构造,明确了安装工法关键控制技术,对钢结构住宅类建筑设计具有借鉴意义,促进了行业技术进步。     

钢结构装配式示范农房的设计与应用

应用现代建造方式建设宜居型农房已成为农村住宅发展的方向。为探索装配式建造技术在农房建设中的应用,以寒冷地区某钢结构装配式示范农房为例,在建筑模数化设计的基础上,对主体结构、墙板、楼板及其关键节点进行设计。示范农房采用H型钢梁和矩形钢管柱组成的钢框架结构体系;外墙板采用复合保温外墙板,与加气混凝土单一材料外墙板相比,具有自重轻、保温性能好、节点构造简单、施工方便等优势;楼板采用钢筋桁架混凝土叠合板,施工时不需铺设模板,现场作业量小、施工速度快。示范农房装配率达90%以上,为钢结构装配式农房工程应用提供了参考实例。     

复合墙板-新型可滑动节点体系拟静力试验研究

文章提出复合墙板与钢梁间的两种新型可滑动连接节点,为满足装配式外墙板应采用柔性连接以适应主体结构变形的要求,减小外墙板对结构受力性能的影响,并通过拟静力试验考察两种连接节点的滑动性能。试验结果表明：连接件可以有效延缓墙板参与抵抗水平作用,墙板在预设变形范围内不参与结构抵抗水平荷载,达到了柔性连接的目的。在产生滑动之前滑动界面产生的静摩擦力影响范围很小,不会对连接节点的性能产生较大影响。     

从两张外墙板吊装的照片,看钢结构住宅的“门道”

<正>上面这两张建筑外墙板吊装施工的照片,拍摄于2015年11月台湾新北市某栋在建高层钢结构住宅工地大门口。该住宅楼目视有30余层,100多米高,住宅的钢结构主体已经封顶,正在进行内外墙板和内部装修施工,局部外墙板已安装到25、26层。据了解,该住宅楼采用钢核心筒+钢管混凝土柱框架结构,是钢结构住宅常见的结构体系。     

Shaking table test of steel frame with ALC external wall panels

A shaking table test of a steel frame with autoclaved lightweight concrete (ALC) external wall panels is described in this paper. The specimen is a two-story full-scale model filled with external vertical wall panels, external horizontal wall panels and internal vertical wall panels. The input wave of the shaking table was generated by the El-Centro 1940 earthquake spectrum. Based on the experimental results, the seismic behavior of ALC external walls and joints was analyzed, such as the failure modes of ALC external walls and joints and the effects of external walls on the dynamic response of steel frame. The test results show that there is no great crack or damage on the wall panels at the tenth seismic intensity because of the enough intensity. The comparison between the steel frame models with and without wall panels indicates that the contribution of external wall panels to the steel frame stiffness can reach up to 25% and the damping ratio can exceed 7%. The analysis results also show that the joints are stable enough to resist the seismic loads and can provide enough flexible deformation so that the wall panels can stand large structure deformation. The screws on band iron of openings are very easy to loosen. Therefore, the joints between the band iron and wall panels should be reinforced.     

整体钢框架内嵌加气混凝土填充墙板足尺模型振动台试验研究

为了研究内嵌加气混凝土（ALC）墙板对框架结构抗震性能的影响,进行了带内嵌ALC填充开洞墙板的两层钢框架结构足尺模型振动台试验。采用了预埋连接节点以减少板材连接对墙板造成的损伤,并采用自攻螺钉对窗口部位进行加固。试验研究了框架的振动特性及墙板的损伤情况,分析了内嵌加气混凝土墙板对钢框架结构的频率、阻尼比、刚度、楼层加速度以及楼层位移的影响。研究表明：带加气混凝土墙板钢框架结构的层间抗侧刚度较纯钢框架的提高了111%;结构的阻尼比为6.94%,大于结构设计中3%的标准;墙板位移比钢框架位移略小,表明该连接节点具有一定减震效果;模型结构的加速度放大系数随地震烈度的增加而逐渐增加,表明结构逐渐进入塑性状态;在8度罕遇地震作用下,墙板位移角达到1/49且未发生墙板脱落或者坍塌现象,仅墙板有较小损伤,表明墙板及连接节点具有良好的抗震性能。     

外挂式和内嵌式ALC墙板钢框架结构的滞回性能试验研究

介绍了三榀钢框架及六榀带ALC墙板钢框架结构的水平静力及低周反复加载试验 ,研究了ALC墙板对钢框架结构承载力和刚度的影响 ,得到了横排外挂、竖排外挂和竖排内嵌ALC墙板钢框架结构的滞回性能。并在试验中发现 ,三种连接方式的ALC墙板和钢框架之间的连接性能很好 ,其中内嵌式ALC墙板对于墙体和框架之间的共同工作起了很大作用。在试验研究的基础上 ,给出了带ALC墙板钢框架结构的设计建议。     

外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架足尺振动台试验研究

为真实反映地震作用下墙板与分层装配支撑钢框架的动力协同工作性能,设计了三层足尺分层装配支撑钢框架通过柔性减震连接件外挂PC复合墙板结构模型,通过振动台试验考察其动力损伤演化机制和变形特征。研究结果表明：外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架结构可以满足我国规范对于抗震安全性的要求,并且表现出损伤控制和低残余位移特性。多遇地震作用下结构和墙板完好无损;设防地震作用下结构无损,墙板微损;罕遇地震作用下结构损伤集中于柔性支撑,梁柱框架无损,墙板及连接无显著破坏;超大地震作用下梁翼缘局部进入塑性,墙板节点和墙板边缘及预埋件处有显著破坏但主体结构完好。采用柔性减震连接件外挂的PC复合墙板不会影响分层装配支撑钢框架的变形恢复能力,其相对于主体结构具有良好的变形适应性,提高了分层装配支撑钢框架的层间变形均匀性,在支撑松弛的情况下可以显著提高结构刚度,从而降低层间位移响应和扭转响应,并削弱了柔性支撑在动力作用下突然张紧产生的冲击效应。总体上,外挂PC复合墙板的分层装配支撑钢框架结构具有优良的抗震性能和震后可恢复性。     

Thermal inertia of newspaper sandwiched aerated lightweight concrete wall panels: Experimental study

A short term experimental investigation on the thermal inertia: time lag and decrement factor of aerated lightweight concrete (ALC) wall panels is the main purpose of this study. ALC wall panels of different density and different aerial intensity of newspaper sandwiched were produced and erected on a prototype house. All wall panels were installed facing east direction and subjected to natural environment or tested under transient condition. The inner and outer surface temperatures of the wall panels were recorded at 3 min interval, 24 h a day. Time lag and decrement factor were computed from the surface temperatures recorded. The results showed that newspaper sandwiched ALC panel has greater time lag and lower decrement factor compared to ordinary ALC panel. It is found that time lag and decrement factor were influenced by the thermal diffusivity value of the wall panel. The thermal inertia property of the panels was negatively related to its thermal diffusivity.     

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。     

Newspaper sandwiched aerated lightweight concrete wall panels—Thermal inertia, transient thermal behavior and surface temperature prediction

Experimental investigation on aerated lightweight concrete (ALC) wall panels in terms of thermal inertia, transient thermal behavior and surface temperature prediction using finite difference method (FDM) are the main focus of this study. ALC wall panels of different density and different aerial intensity of newspaper sandwiched were produced and installed on a prototype house. The ALC wall panels were facing east direction and subjected to Malaysia natural environment condition. The inner and outer surface temperatures of the wall panels were recorded at 3 min interval, 24 h a day for a period of one year. Time lag and decrement factor were computed from the surface temperatures recorded. The results showed that thermal diffusivity has a positive relationship to the thermal inertia of ALC wall panels. FDM was used to predict the surfaces temperature and the predicted temperature was close to the observed temperature. The average differences between the observed and the predicted outer wall surface temperature lied between 1.4 and 2.4% whereas for the inner wall surface, the range was 1.3-2.2%. Greater deviations were detected on the predicted outer surface temperature could be due to some unaccounted factors such as wind direction and relative humidity in the present FDM.     

与足尺钢框架柔性连接的外挂复合墙板振动台试验研究

为了研究外挂陶粒钢筋混凝土复合墙板和竹筋陶粒混凝土复合墙板(以下均简称复合墙板)的抗震性能,以及连接复合墙板和钢框架的下托上拉式柔性节点的地震反应,通过两幢3层足尺分层装配支撑钢框架的振动台试验,对墙板-节点体系的抗震性能进行了研究。结果表明,复合墙板具有较好的抗震性能,刚度和承载力储备较大;使用竹筋代替斜插钢丝后,对复合墙板抗震性能影响不大,且相对于直插竹筋,斜插竹筋性能更加稳定;下托上拉式柔性节点在试验中出现了滑移、转动和变形,实现了3个方向的位移,对墙板的保护作用明显,兼具刚性和柔性的特点;外挂复合墙板-节点体系减小了钢框架的自振周期,使结构刚度退化减慢,加速度放大系数及层间位移分布更加均匀。该体系应用于低多层建筑时具有优良的抗震性能和震后可恢复性。     

新型轻钢复合墙体承重抗火试验及其墙柱热翼缘温升简化计算研究

提出以蒸压加气混凝土(ALC)板与玻特(CS)板作为覆板组合、以钢蒙皮和钢带作为墙板拼缝保护措施的新型轻钢复合墙体构造,开展了ALC板-CS板覆面的新型构造轻钢复合墙体足尺模型承重抗火试验。将轻钢复合墙体受火侧由不同覆板组合而成的防火构造简化为一层均质防护层,提出均质防护层的等效热物理参数(包括厚度、比热容、密度和导热系数)简化计算方法。根据能量守恒原理以及有限差分方法,提出ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体的墙柱热翼缘受火温升简化增量表达式。结果表明:ALC板-CS板覆面轻钢复合墙体在0.27荷载比率条件下发生高温承载力失效的耐火极限达到197 min,表现出优异的耐火性能; 提出的温升简化增量表达式预测结果与有限元模拟结果吻合良好,可以用于确定轻钢复合墙体的耐火极限。