带铅阻尼器冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验

锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙在低周往复加载试验中,滞回曲线"捏拢"现象较为严重、耗能能力较差.为减轻地震作用下冷弯薄壁型钢组合墙的破坏,提高结构体系的耗能能力,提出了一种带有铅阻尼器的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系,并基于冷弯薄壁型钢组合墙的角部连接方式、面板铆钉间距及种类3种变量对其进行抗震性能试验研究.试验结果表明:加入铅阻尼器后,基于锁铆或自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙结构体系在低周往复荷载作用下,变形能力和耗能能力均有大幅度提升,刚度退化趋于平缓,损伤指数有较明显的降低,破坏形态也得到优化,但屈服荷载及峰值荷载略有降低;其次减小铆钉间距后,组合墙的屈服荷载、峰值荷载、峰值位移、抗剪强度得到一定程度的提高,但能量耗散系数差别不大;同时基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢组合墙的屈服位移、屈服荷载、峰值位移、峰值荷载也明显高于基于自攻螺钉连接的冷弯薄壁型钢组合墙,延性及能量耗散系数相差不大.     

装配式轻钢结构锁铆连接适用性分析

为解决传统装配式轻钢结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,引入锁铆连接的方式进行构件装配。为研究锁铆连接在冷弯薄壁型钢中的适用性,采用自攻螺钉和锁铆2种连接方式分别制作单个接头和桁架梁试件进行试验,以自攻螺钉连接的桁架梁性能为标准,对比分析2类连接试件的破坏模式、抗弯承载力、刚度、延性、变形能力等力学性能。结果表明:锁铆钉在桁架梁与接头试验中的受力特征有所差异,单个接头试验的结论不足以说明锁铆连接在整体结构中的适用性;锁铆连接桁架梁的破坏模式为延性破坏,表现为上弦杆翼缘板材被拉裂,其抗弯承载力、刚度、延性均优于自攻螺钉连接,且抗弯刚度具有显著优势。锁铆连接适用于具有较高刚度要求的装配式冷弯薄壁型钢模块。     

自攻螺钉与拉铆钉混合连接受剪承载性能试验研究

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,本文分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出了拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能,共进行了48组连接接头抗剪性能试验,包含冷弯薄壁型钢结构常用的5种连接板厚度,板厚比变化范围1.0~2.0,连接方式包含纯自攻螺钉连接、纯拉铆钉连接及混合连接。观察混合连接的破坏模式,自攻螺钉未发现拉脱破坏,其破坏模式主要表现为板承压破坏与螺钉倾斜组合破坏、铆钉剪断破坏及板承压与铆钉部分剪断组合破坏三种;相较单一连接方式,混合连接荷载-位移曲线表现出更长的塑性阶段;当板厚比大于1.5,且组合板厚小于3 mm,混合连接的承载力及延性较单一连接增长明显;利用现有计算方法对混合连接的承载力进行累加计算,与试验结果进行对比,其计算结果偏保守。结果表明：混合连接能较好地弥补拉铆钉和自攻螺钉受剪过程中的缺陷,有效改善自攻螺钉拉脱破坏,从而提升连接的承载力及延性;板厚和板厚比是影响混合连接破坏模式及承载力的重要因素,与单一连接相比,板厚比越大,承载力提升越大;排布方式对混合连接的力学性能及破坏机理影响有限;在本文试验工况下,结合混合连接的破坏模式,在现有计算方法的基础上,提出改善后的计算方法,其计算结果更合理。     

锁铆连接在模块化装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性研究

为了解决锁铆技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用的问题,采用5种常见厚度的冷弯薄壁型钢锁铆连接及自攻螺钉连接进行了抗剪性能、抗拉性能对比试验;以自攻螺钉连接的性能为标准,依据抗剪与抗拉的承载力、刚度、延性、变形量等性能指标分析了锁铆连接力学性能的可行性;基于冷弯薄壁型钢结构房屋工地建造方式及锁铆连接工艺的特殊性,分析了锁铆连接施工可行性.研究结果表明:同等情况下,锁铆连接的抗拉性能指标及抗剪承载力、抗剪刚度、剪切延性均优于自攻螺钉连接,尤其抗剪刚度优势显著,但剪切变形相对较小;锁铆连接应用于非抗震结构中可行性较大,对于有抗震需求的结构可行性有待进一步验证;锁铆仅适用于工厂生产加工的模块化装配式冷弯薄壁型钢结构体系,且被连接的钢板组合厚度不宜大于4 mm.     

装配式冷弯薄壁型钢结构中4种连接的抗剪性能试验研究

为了解决自攻螺钉、拉铆钉、无铆、锁铆连接技术在装配式冷弯薄壁型钢结构中应用可行性的问题,对不同板厚组合下4种连接的抗剪性能进行了试验研究:总结了4种连接的破坏模式及荷载-变形曲线;考察了板厚比对不同连接力学性能及破坏模式的影响;通过力学性能与施工可行性的对比分析,综合评估了4种连接技术应用于装配式冷弯型钢结构中的可行性.研究结果表明:板厚比对无铆连接的破坏模式影响较小,而对自攻螺钉、拉铆钉、锁铆连接的影响较大;自攻螺钉和拉铆钉连接具有较高的承载力和变形能力,且施工灵活性较高,但自动化程度很低,主要适用于现场建造的冷弯薄壁型钢结构;无铆连接的承载力、变形能力低,且施工灵活性差,不宜用于冷弯薄壁型钢结构中的受力构件;锁铆连接具有较好的力学性能,且工序简单,自动化程度、连接效率高,成形质量好,主要适用于装配式冷弯薄壁型钢结构.基于前述研究,提出了与规范相统一的锁铆连接抗剪承载力计算公式,其计算精度高、离散性小.     

轻钢结构的发展现状

为研究基于锁铆连接的冷弯薄壁型钢开洞组合墙体的抗震性能,对8面2.7 m×2.4 m（高×宽）足尺冷弯薄壁型钢组合墙体进行水平单调和低周往复加载试验,分析加载方式、墙体开洞尺寸等因素对组合墙体的破坏特征以及抗剪承载力、刚度、延性、耗能等性能指标的影响规律.研究结果表明：基于锁铆连接的开洞组合墙体在单调加载下的抗剪承载力高于低周往复加载的抗剪承载力,但随着开洞尺寸的增大,加载方式对抗剪承载力的影响减弱;墙体的破坏主要发生在试件的角部以及开洞口两侧;墙体的延性系数为1.67~3.36;耗能系数为0.60~0.73;随着墙体洞口尺寸的增加,延性增加,墙体刚度和承载力降低.

     

带有延时保护支撑的冷弯薄壁型钢组合墙抗震性能试验研究

为了解决波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢组合墙延性低、变形能力差等问题,提出了一种带有延时保护功能的支撑装置并揭示其工作原理,考虑支撑滑动距离等因素设计了3片带有延时保护支撑组合墙及1片普通组合墙,并对其进行抗震性能试验研究.基于试验结果,揭示其破坏模式和破坏机理,分析新型组合墙的抗震性能,探明支撑滑动距离对其抗震性能的影响,进一步验证支撑工作原理.结果分析表明,新型墙体的破坏模式主要为波纹钢板的屈曲、自攻螺钉连接失效和支撑可滑动钢拉条屈服;支撑滑动距离存在较优值,安装较优滑动距离的支撑不但可有效提高墙体的延性、极限变形能力及耗能,延缓刚度退化,而且可保持其较高承载力及抗侧刚度.     

冷弯薄壁型钢墙体-楼板节点抗震性能试验研究

开展考虑不同构造、轴压比、墙架柱截面类型及覆板蒙皮作用的7个试件的抗震试验,可得如下结论. 1）覆板后节点破坏由墙-楼板连接处的自攻螺钉失效导致,防止该区域的自攻螺钉失效是连接成败的关键. 2）覆板后规程推荐节点承载力、耗能能力明显提高,但受截面高度、轴压比的影响均较大. 3）覆板后角钢加强型节点承载力及耗能能力均降低,且受截面高度的影响大;2 mm 厚角钢试件在加载初期发生两肢间夹角的拉大与减小,破坏时螺钉全部从墙架柱拉脱;4 mm 厚角钢试件楼层梁与角钢间的自攻螺钉过早发生失效,造成角钢厚度增加,承载力降低. 4）获得节点的恢复力骨架曲线特征值,为结构基于简化力学模型抗震计算提供基础数据.     

冷弯薄壁构件与组合板螺钉连接推出试验研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖中螺钉连接的受力性能和破坏模式,对4个冷弯薄壁构件与组合板采用自攻螺钉连接的推出试件进行了单调静载试验。通过推出试验研究了不同抗剪构造措施和不同楼板面材料对推出试件抗剪刚度、抗剪承载力及粘结性能的影响。试验结果表明:石膏基自流平砂浆推出试件在发生局部粘结破坏后,砂浆面板逐步退出工作,试件因压型钢板屈曲和螺钉倾斜而破坏;混凝土推出试件在发生局部粘结破坏后,螺钉连接未发生破坏,试件因混凝土面板脱落而破坏;在组合板中加入抗剪构造可提高试件的粘结性能和抗剪刚度,但会降低抗剪承载力。采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》(GB 50018-2002)计算推出试件中单颗螺钉的抗剪承载力较为合理。     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响.结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79％;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗...     

竖向钢筋混合连接预制剪力墙抗震性能试验

为研究竖向钢筋采用新型混合连接(预制剪力墙边缘构件竖向钢筋采用复合直螺纹套筒连接,竖向分布钢筋采用环筋扣合连接)、端面为通长抗剪槽的预制剪力墙的抗震性能,完成了2个预制剪力墙试件及1个对比现浇剪力墙试件的拟静力试验.试件的剪跨比为1.91,按强剪弱弯设计.试验结果表明:预制墙试件的破坏形态与设计一致,为正截面受压破坏;试验结束时,套筒无可见裂纹,连接的钢筋未发生滑移;预制墙试件与现浇墙试件的抗震性能基本相同,预制墙的抗震性能满足现行规范要求;预制墙试件的正截面受压承载力不小于按现浇剪力墙计算的正截面受压承载力的1.1倍,可采用现行行业标准相关公式计算预制剪力墙的正截面受压承载力;位移角1/100时,预制墙试件与现浇墙试件的墙体变形基本相同,截面竖向变形基本符合平截面假定,水平结合面和竖向结合面均无明显错动,竖向结合面无明显张开,墙体预制与后浇部分有很好的整体性.     

BFRP加固砌体墙抗震性能试验研究

为了研究不同加固方式、加固不同损伤程度墙体的抗震性能,通过对玄武岩纤维布(BFRP)加固后的4片墙体进行低周反复荷载试验,并分析其破坏形态、承载力、变形性能、耗能能力、加固效果等.研究结果表明:采用BFRP加固砌体墙的方法,可以不同程度的提升墙体的极限承载力及延性,提高墙体的整体性,延缓刚度退化,从而改善墙体抗震性能.     

影响钢管混凝土组合桥墩抗震性能的结构参数

为了研究钢管混凝土（CFST）组合桥墩的抗震性能,对5个桥墩试件进行低周反复加载试验,研究轴压比、配箍率、纵筋率和剪跨比对试件骨架曲线、承载能力、位移延性、刚度退化和耗能能力的影响. 建立有限元模型模拟钢管混凝土组合桥墩在水平反复荷载作用下的滞回性能,数值计算结果与试验实测值吻合较好. 采用该有限元模型扩充结构参数范围,进一步分析各参数对组合桥墩抗震性能的影响. 试验及数值模拟结果表明：组合桥墩试件的水平侧移刚度和承载力随轴压比的增加而提高,但位移延性和耗能能力变差;提高配箍率或纵筋率均可改善组合桥墩的抗震性能;剪跨比是影响试件破坏模式的重要因素,随着剪跨比的增加,试件的水平承载力和侧移刚度降低,但变形和耗能能力明显提高.     

自攻螺钉连接抗剪承载力的有限元建模方法

随着轻钢龙骨体系及彩钢板的广泛使用,自攻螺钉连接受力性能也越来越被人们重视.目前国内有关自攻螺钉连接受力性能的研究主要集中在试验和有限元分析两方面,其中有限元的建模方法各有不同.采用ANSYS有限元软件建立了自攻螺钉抗剪连接的7种简化计算模型,对各种简化模型所得连接的极限承载力、破坏形式及建模特点进行了比较,得到了自攻螺钉连接合适的有限元建模方法,为自攻螺钉抗剪承载力的理论研究提供有益的参考.     

错位焊接连接PHC管桩抗震性能有限元分析

为研究预应力高强混凝土管桩焊接连接错位偏差对抗震性能的影响规律,采用有限元软件ABAQUS建立了有错位偏差焊接连接的预应力高强混凝土管桩数值分析模型,模拟地震作用下PHC管桩的破坏机理,分析PHC管桩焊接连接发生错位情况下的抗震性能。通过对滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线分析可知:往复加载作用下错位焊接连接处应力集中,耗能性能差,先出现破坏;错位的出现使钢环对管桩的约束作用减小,从而使连接处混凝土发生破坏;随着错位偏差的增大,管桩的极限承载力和极限位移均成比例减小。     

混合连接装配式框架内节点抗震性能研究

为了提供一种适用于高烈度抗震设防区的装配结构连接方式,并为建立该结构的抗震设计方法提供依据,通过6个混合连接装配式混凝土框架内节点试件在低周反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、滞回特性、变形恢复能力、位移延性、能量耗散等进行了研究。结果表明,混合连接装配式混凝土框架节点的耗能能力与整体现浇混凝土节点相当,而其延性和变形恢复能力则优于整体现浇混凝土节点,其综合抗震性能优于整体现浇混凝土节点。     

新型3D板墙体抗震性能试验研究

为了解新型3D板墙体构件的抗震性能及其影响因素,通过对3片新型3D板墙体进行低周反复加载试验,获得试件的破坏特征、承载力、荷载—位移滞回曲线以及荷载—应变曲线等,研究该类墙体的承载能力、变形性能和耗能能力。试验结果表明：新型3D板墙体结构受力性能良好,整体性较强,具有良好的延性性能和耗能能力。高宽比和墙端构造对墙体的抗震性能具有较大影响。高宽比较大时,地震作用时墙体趋于发生弯曲破坏,对提高结构延性,增强结构耗能能力,改善结构抗震性能具有重要作用。通过采取墙端构造措施,可以有效提高墙体整体刚度、承载能力、延性和耗能能力,有利于结构抗震,但对延缓墙体裂缝出现作用不大。     

套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙抗震试验

为研究套筒灌浆搭接连接的L型预制剪力墙的抗震性能,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用Ⅰ型、Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)连接的预制墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变等。结果表明：预制墙裂缝开展情况与现浇墙基本一致,破坏形式为弯剪破坏;现浇墙破坏出现在边缘墙脚处,而预制墙底部由于套筒约束,薄弱截面上移,破坏时套筒上方混凝土压碎,钢筋压屈;当现浇和预制试件墙体底部箍筋、水平分布钢筋加密时,采用Ⅰ型接头连接的预制墙的开裂、屈服、峰值荷载,刚度,延性和耗能能力与现浇墙相当,采用Ⅱ型接头连接的预制墙的各项指标均优于现浇墙;两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力,套筒在加载过程中基本处于弹性状态;由于APC接头刚度大,预制墙最大平面外位移绝对值小于现浇墙,但预制试件由于水平接缝影响,平面外扭转出现损伤变形累积。     

带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙抗震分析

为了分析带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,对4个不同设计参数的试件进行了破坏特征、滞回特性、耗能能力、承载力、延性、强度退化及刚度退化的研究,得出各试件应力云图、骨架曲线和滞回曲线,计算出承载力和位移延性比.结果表明,该组合剪力墙的承载力较高,刚度较大,耗能能力强,延性较大,抗震性能良好;随着钢板数量的增加,结构的承载力、耗能能力均提高,但延性下降,外包混凝土能大大提高结构的承载力和耗能能力.