冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力试验研究

通过对4个足尺比例冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖的受弯承载力进行单调静载试验研究,分析了压型钢板与冷弯薄壁型钢梁连接的螺钉间距和楼盖梁数量改变对组合楼盖极限承载力的影响及破坏机理。研究表明：在正常使用阶段,组合楼盖具有较高的承载力和较小的变形;减小螺钉间距和增加楼盖梁数量均能够提高组合楼盖的极限承载力。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、卷边及毗邻腹板出现相关屈曲破坏,屈曲波长为相邻螺钉间距;支座附近混凝土与压型钢板为脱离、掀起破坏;集中荷载作用点处楼盖梁为折曲破坏。采用考虑材料、几何和接触非线性ANSYS有限元程序对试验模型的受力性能进行了模拟,非线性有限元计算结果与试验结果吻合较好。在试验研究和有限元分析基础上,提出了组合楼盖的简化计算模型和理论计算方法。图14表8参9     

冷弯薄壁型钢组合楼盖振动性能试验及舒适度研究

为了研究冷弯薄壁型钢组合楼盖的振动性能,对3榀足尺比例的冷弯薄壁型钢组合楼盖开展了静载与动载试验。试验考察不同边界条件、楼盖梁形式、有无抗剪件对冷弯薄壁型钢组合楼盖振动性能的影响。研究结果表明:加强边界条件可以提高组合楼盖的刚度及自振频率,在实际工程的设计及应用时应考虑边界条件的影响;在相同截面高度下,不同截面形式的楼盖梁对组合楼盖的振动性能有一定影响;组合楼盖内部是否设置抗剪件对楼盖的刚度、自振频率与峰值加速度无影响。建议组合楼盖在1kN集中力的作用下最大挠度不大于2mm;在空载状态下,楼盖自振频率不宜小于15Hz;在正常使用阶段,楼盖自振频率不宜小于10Hz,振动强度不宜大于0.015m·s~(-2)。     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力影响因素分析

采用ANSYS非线性有限元分析方法,分析了压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、C型钢梁板厚、钢筋混凝土翼板厚度、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比及腹板高厚比等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力和延性的影响。研究表明：压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材强度、钢梁板厚、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比和腹板高厚比等因素对组合楼盖受弯承载力影响较显著,而混凝土强度则影响较小;钢筋混凝土翼板厚度在50~100 mm范围内时,组合楼盖受弯承载力随混凝土翼板厚度增加呈线性增长,当翼板厚度大于100 mm后,其受弯承载力将不再提高;混凝土强度、钢梁间距及楼盖宽度不影响组合楼盖的延性。组合楼盖可简化为T形截面组合梁模型计算。     

基于ABAQUS模拟的冷弯薄壁型钢组合楼盖研究

研究应用于装配式建筑楼地面系统冷弯薄壁型钢组合楼盖的抗弯性能。以冷弯薄壁型钢组合楼盖抗弯试验研究为基础,利用ABAQUS软件建立有限元仿真模型模拟组合楼盖抗弯性能试验,根据模拟得到的型钢组合楼盖桁架梁应力云图与试件桁架梁破坏模式相吻合。并将有限元模拟分析得到的构件应力云图,荷载-挠度曲线与试验数据进行对比,对模拟分析的可靠性进行了有效验证。有限元分析表明,组合楼盖的抗弯承载力随着节点连接强度的增大和抗剪连接件个数的增加而增加。通过对有限元模型桁架梁跨高比、高厚比、钢材强度等级等参数分析比较得到研究成果,并为冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计和应用提供参考依据。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖和自攻螺钉连接的抗剪性能试验研究

对3个足尺冷弯薄壁型钢楼盖试件的面内受力性能进行了水平低周往复加载试验研究,得到其破坏特征、承载力指标以及自攻螺钉连接的破坏模式,试验结果表明C形边梁与压型钢板间的自攻螺钉连接破坏导致了楼盖试件破坏。基于楼盖试件面内破坏现象,对C形楼盖梁与U形边梁间、C形楼盖梁与压型钢板间两种自攻螺钉连接形式进行了抗剪性能试验研究,得到自攻螺钉连接的破坏形态和单颗自攻螺钉的抗剪承载力,分析了中国规范GB 50018-2002对于计算单颗自攻螺钉抗剪承载力的适用性。采用基于性能的抗震设计理论对冷弯薄壁型钢楼盖中自攻螺钉连接的性能水平、性能目标以及承载力指标进行了探讨,其结果可用于指导冷弯薄壁型钢结构体系的抗震设计。     

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。     

冷弯薄壁型钢组合截面构件研究现状

冷弯薄壁型钢组合截面构件以其灵活的组合形式和良好的力学性能在低层和多层住宅体系中被广泛应用,但相关的研究成果和设计规范仍较为缺乏。介绍了组合截面构件的特点和在工程中的应用,总结了此类截面构件的主要研究方法和规范设计建议,综述了国内外学者针对冷弯薄壁型钢组合截面构件的试验和理论研究现状,并指出了现今研究存在的不足和今后的发展方向。     

新型装配式冷弯薄壁型钢组合楼板模块受弯性能试验研究

为提高现有组合楼板的加工效率和装配化程度,解决组合楼板结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,提出了一种基于锁铆连接的新型冷弯薄壁型钢桁架梁-压型钢板-混凝土组合楼板模块。为研究该楼板模块的受弯性能以及次梁间距、混凝土厚度和连接方式对其抗弯承载力、延性和刚度的影响,对6块足尺组合楼板模块试件进行了单调静载试验。试验结果表明:在正常使用阶段,组合楼板模块的变形很小,且远小于GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求的限值;组合楼板模块破坏时具有较大塑性变形,说明其延性性能良好,主要表现为桁架梁锁铆连接的破坏、桁架梁弦杆的折曲破坏和楼板模块面板层混凝土的挤压破坏;次梁间距对组合楼板模块的延性和刚度影响较大,对其抗弯承载力影响较小;混凝土厚度和钢构件连接方式对组合楼板模块的抗弯承载力、延性和刚度均有显著影响。     

冷弯薄壁型钢-重组竹组合工字形梁受弯性能研究

冷弯薄壁型钢和重组竹通过结构胶复合成工字形截面的钢-竹组合梁,以翼缘竹板厚度、型钢壁厚、梁宽、梁高为主要参数,对9根钢-重组竹组合梁试件进行弯曲性能试验,观察各级荷载作用下型钢及竹板的应变变化、组合梁挠度的发展,分析组合梁的破坏过程、破坏形态及破坏机理,探讨组合梁的抗弯承载力,并提出组合梁承载力计算方法。研究结果表明,基于重组竹的钢-竹组合梁整体工作性能好,组合效应显著,其受力过程呈现出明显的弹性、屈服、开裂、极限四个阶段,表现出较好的延性,同时具有较高的承载力,组合梁的承载力计算结果与试验值吻合良好,误差在10%以内。     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能研究综述

对冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能的研究进行了较全面的综述,介绍了冷弯薄壁型钢组合墙体的构成,汇总了国内外对冷弯薄壁型钢组合墙体的研究进展,总结了冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能的影响因素,并列出了冷弯薄壁型钢组合墙体承载力计算公式。     

Study on in-plane mechanical behavior of cold-formed thin-walled steel-gypsum based self-leveling mortar composite floor

对冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合楼盖足尺模型进行了平面内低周往复加载试验,研究了组合楼盖的破坏形式、面内承载力、面内刚度以及耗能性能。试验结果表明：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优异,具有良好的面内受力性能;组合楼盖因C形边梁与压型钢板之间的螺钉连接发生破坏而导致面内承载力降低,进而发生破坏;组合楼盖的面内刚度和耗能性能均随C形边梁位置处自攻螺钉受剪性能的降低而减小。采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行模拟分析,并对验证后的有限元模型进行了变参数分析,研究表明：当砂浆翼板的厚度在20~40mm之间时,厚度的改变对组合楼盖面内受力性能影响较大;当砂浆翼板的厚度在40~80mm之间时,厚度的改变对组合楼盖面内受力性能的影响较小。     

Experimental study on fundamental frequency and human-induced vibration characteristics of light steel foam concrete composite floor

In order to study the dynamic characteristics and human-induced vibration response of light steel foamed concrete composite floor (LCSF), the vibration characteristics of 4.2 m × 5 m LCSF model were tested under the condition of opposite side support, and the natural vibration frequency of LCSF was obtained. The orthogonal anisotropic elastic plate and the simulated beam element were used, respectively, to compute the natural vibration frequency of the LCSF, and the estimated findings were compared with those obtained from measurements. The discrepancy between the calculated results and the measured results of the approximate beam element using the natural vibration frequency calculation technique is around 13%, but the error for the plate element using the calculated results and the tested results is about 23%. To examine the floor's vibration response under the factors of step frequency, walking path, pedestrian density, and load distribution, the LCSF underwent a human-induced vibration test. The test results show that the fundamental frequency of the LCSF specimen is about 11 Hz, which can meet the requirements of the specification. However, the vibration response of the LCSF specimen under different conditions of pedestrian load is significantly different. With the acceleration of step frequency and the increase and concentration of load, the floor's vibration response becomes more visible. In the route test, it is established that LCSF has the attribute of a unidirectional plate. The natural vibration frequency of similar floor slab can be calculated by the method of simulating the natural vibration frequency of beam element. The findings can serve as a guide for LCSF research and implementation.     

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁抗火性能参数分析

基于ANSYS热分析结果,建立冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁在标准火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型,对荷载水平、混凝土强度、槽钢截面几何尺寸、防火涂层厚度、加载位置和加载方式等不同影响因素下的组合梁抗火性能进行有限元分析。结果表明：防火涂层厚度和荷载水平对组合梁抗火性能的影响显著,槽钢截面腹板高度和腹板厚度次之,混凝土强度、加载位置、加载方式和槽钢翼缘厚度等因素对组合梁的抗火性能影响很小,可以忽略不计;防火涂层厚度一定时,组合梁的耐火极限随荷载水平的提高而降低;荷载水平一定时,组合梁的耐火极限随防火涂层厚度的增加而呈非线性提高;填充混凝土可有效降低钢梁截面的温度,产生温升延时效应,在升温前期,冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁的温度低于未填充混凝土的型钢梁,降幅可达15％~60％。在ISO-834标准火灾作用下,组合梁跨中挠度 δ=l/25 可作为其达到耐火极限的判别标准。     

闭口截面压型钢板组合楼板纵向剪切粘结承载力研究

参照美国ASCE组合楼板结构设计规范提出的标准试验方法,采用不同厚度和不同剪跨的试件进行连续加载,对比其纵向剪切粘结破坏形态及受力性能,发现纵向剪力对小剪跨组合板的破坏有较大的控制作用。采集试验数据并进行回归分析,得到以混凝土抗拉强度值ft表征的试验板型剪切粘结系数m,k,进而提出相应的组合楼板纵向剪切粘结承载力计算公式,为工程应用提供参考。试验表明此类压型钢板与混凝土协调工作较好,且延性较大,能够在实际工程中投入使用。     

冷弯薄壁方钢管长柱轴压性能试验研究

进行了3组共9个试件冷弯薄壁方钢管受压长柱的试验研究与有限元计算分析,截面尺寸均为120 mm×120 mm×2 mm,考察长细比变化时,试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及承载力等改变情况,并利用ANSYS软件进行了数值模拟计算,结果表明:1)对于轴心受压柱,在长细比λ≤36.4时,柱发生的是强度破坏,承载力较高;当长细比增大到λ≤65.5时,柱承载力降低近20%,破坏模式为整体破坏。2)有限元计算结果与试验结果较为接近,差值在12%以内,具有较高准确度。     

钢箱-混凝土组合梁弯曲性能试验研究

基于当前钢-混凝土组合结构和钢管(方)混凝土结构在用于梁类结构方面存在纵向滑移和受拉区混凝土增加了结构自重等问题,提出了钢箱-混凝土组合截面梁。并通过5根钢箱-混凝土组合梁及2根空钢箱对比梁的模型试验,研究其弯曲性能。试验研究表明:钢箱-混凝土组合梁具有良好的抗弯性能和延性,符合平截面假定,极限承载力提高显著,试验中测试还表明钢箱中的混凝土与钢箱在受弯过程中纵向有明显的相互剪切作用,有利于充分发挥钢与混凝土各自力学性能。     

大跨度钢桁架-混凝土组合楼盖整体模型试验研究

通过对一种新型的45m大跨度钢桁架-混凝土组合楼盖进行缩尺比为1∶9的整体模型试验,检测了该组合楼盖的受力变形性能及钢桁架与混凝土的共同工作情况,进而验证所用计算方法的可靠性;通过实测模型结构的强度、刚度指标,结合理论分析结果揭示实际工程具有足够的安全度。试验结果和理论分析的对比证明了此种大跨度钢桁架-混凝土组合楼盖能够充分发挥钢材受拉和混凝土受压的优点,具有良好的受力性能,特别适用于重荷载、大跨度、小结构高度的楼盖结构。