基于损伤的多层冷弯薄壁型钢结构房屋抗震性能及设计方法

低层冷弯薄壁型钢结构房屋抗震性能良好，但当结构体系由低层转向多层房屋时，其抗震性能不明确。此外，地震作用随着建筑高度的增加而增大，因此需要有明确抗震设计方法以保证多层冷弯薄壁型钢结构安全。结合开展的双层组合墙体及组合墙体-楼板节点试验，借助已有足尺房屋振动台试验结果，确定结构表征损伤参数，建立损伤判定准则。并且，采用等代拉杆法建立结构简化力学分析模型，通过SAP 2000对4～6层结构进行抗震性能分析，得到其在不同罕遇地震作用下结构损伤指数、层间位移角等。之后，借助损伤判定准则，依据“三水准”抗震设防要求，调整恢复力骨架曲线特征值，完成结构抗震设计。主要结论为：1)7度及8度罕遇地震作用下结构发生“中等破坏”,顶层位移角满足限值；9度罕遇地震作用下，层间位移角超过“严重破坏”限值，须进行层间加强，以满足“大震不倒”的设防要求。2)通过增设桁架加强部件能提高结构抗震能力，满足结构抗震设防要求。     

多层冷弯薄壁型钢住宅体系动力时程分析

在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能。结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和Y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能。     

双向水平地震作用下六层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构振动台试验研究

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g～0.40g)。通过对比其破坏特征、动力特性、位移和应变响应,研究非结构构件对整体结构抗震性能的影响并进行楼盖刚性判定和房屋扭转响应分析。研究结果表明：在水平地震作用下模型的主要破坏特征为轻质墙面板螺钉连接破坏;蒙皮普通墙体与钢板剪力墙共同抵抗水平剪力,提高了结构的抗震性能;随输入加速度峰值增大,结构的自振频率降低,位移响应及立柱应变提高;冷弯薄壁型钢梁-压型钢板覆水泥纤维板组合楼盖可判定为刚性楼盖;结构扭转响应较小;在8度多遇及8度罕遇地震作用下,结构最大层间位移角分别为1/505、1/100,满足规范规定的弹性及弹塑性层间位移角限值1/250及1/50的限值要求,多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构具有良好的变形能力和抗震性能。     

冷弯薄壁型钢墙体拟动力试验研究

为了分析地震下冷弯薄壁型钢墙体的动力性能和破坏形式,对一个3 m高的冷弯薄壁型钢墙体进行足尺模型拟动力抗震性能试验,得到了结构的时程位移曲线、滞回特性、破坏形式、刚度退化情况和延性性能等抗震特性。结果表明:结构变形位置都集中在墙体中部的横杆与斜杆交接处,其他节点未出现明显塑性变形;7度和8度多遇地震下结构仍处于弹性阶段,抗震性能较好;7度罕遇地震下刚度退化速度较快,但仍有承载能力,结构延性系数为4.7,具有很好的延性性能。     

采用新型组合墙体的冷弯薄壁型钢结构抗震性能研究

本文介绍了一种用于冷弯薄壁型钢结构的新型组合墙体,并研究了该墙体结构的抗震性能。通过弹塑性时程分析,比较了采用不同组合墙体的3种冷弯薄壁型钢结构在8度和9度罕遇地震下的位移和内力反应。初步分析结果表明,由于新型组合墙体具有较好的抗剪性能,采用该墙体的冷弯薄壁型钢结构可以在抗震设防烈度较高的地区使用。     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系抗震性能研究

研究低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的抗震性能是进行该类结构体系推广应用的关键.本文基于ANSYS软件建立了低层冷弯薄壁型钢结构房屋体系骨架的有限元模型,考虑了冷弯薄壁型钢构件及楼板等构件.分别分析了该结构体系在考虑设防烈度为7度、8度多遇地震组合下结构的弹性时程反应,以及结构在设防烈度为7度、8度罕遇地震组合下的弹塑性时...     

多层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能分析

以实际工程为背景,建立4层冷弯薄壁型钢结构住宅有限元模型,参照抗震设计规范要求对模型进行双向动力时程分析,研究该住宅体系的抗震性能,为编制《冷弯薄壁型钢多层住宅技术规程》提供可靠依据。对相邻抗侧力墙体之间的距离进行变参数分析,研究在多遇地震作用下4层冷弯薄壁型钢结构住宅各层墙体分配层间剪力的比例关系,分析刚性楼盖假设在多层冷弯薄壁型钢住宅中的适用性。研究表明:在8度多遇地震作用下,多层住宅体系中抗侧力墙体的间距不宜大于15m。     

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。     

基于蒙皮效应的冷弯薄壁型钢住宅结构动力响应分析

结合实际工程建立5组两层冷弯薄壁型钢住宅结构有限元模型,通过大型有限元软件ANSYS分别对5组结构进行模态求解,研究结构在开洞及有围护墙板时对其固有频率的影响。输入8度地震波进行结构动力响应分析,得到结构瞬态位移曲线,计算5组结构在8度多遇地震作用下各弹性层间位移角。研究表明:开洞使结构的整体抗侧刚度降低,在没有墙面板时,冷弯薄壁纯钢骨架在8度多遇地震作用下不能满足第一水准设防目标;墙面板能起到很好的蒙皮效应,可以有效提高结构整体刚度,控制结构位移;OSB板作为墙面板时具有很好的抗震性能,可为农村冷弯薄壁型钢房屋结构设计提供参考。     

低层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验及有限元分析

为研究低层冷弯薄壁型钢房屋在地震作用下的动力特性,对一个原大的三层冷弯薄壁型钢房屋模型进行了振动台模拟地震试验;根据试验结果分析了该结构体系在地震作用下的破坏特征和动力特性,应用有限元分析程序建立了简化模型,并对模型结构进行了计算分析;最后对该结构体系的研究方向和结构设计提出了建议.结果表明:位移反应的计算值与试验值吻合良好,该结构体系是一种理想的新型抗震结构体系.     

低层冷弯薄壁型钢龙骨体系抗震性能数值模拟研究现状

对低层冷弯薄壁型钢龙骨体系的抗震性能数值模拟研究现状进行了较为全面的综述,结合木龙骨结构体系抗震性能数值模拟的研究概况,着重介绍了LRCFSF体系的主要抗侧力单元——龙骨式复合墙体的几种有限元数值分析模型和对整体结构进行动力分析所采取的方法.在此基础上,对LRCFSF体系的抗震性能数值模拟研究工作尚需研究与解决的问题进...     

纯剪荷载作用下帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板墙元的抗震性能试验研究

提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明：帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。     

冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点抗震性能分析

结合国内首次将大规格冷弯矩形钢管作为柱材应用到实际工程中的浙江某轻纺市场的工程实例,对冷弯矩形钢管结构进行分析研究。利用有限元分析软件,对冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点与焊接箱形钢管柱与H型钢梁连接节点的抗震性能进行对比分析,探讨出冷弯矩形钢管的冷成型过程对节点抗震性能的影响。     

双节点板型冷弯型钢与混凝土组合节点抗震破坏机理研究

本文考虑建筑结构钢混合强化及裂缝弥散分布形式下混凝土开裂和压碎 ,建立了双节点板型冷弯型钢与混凝土组合节点有限元模型 ,利用通用有限元软件ANSYS ,在与节点抗震试验对比的基础上 ,研究了新型组合节点低周循环荷载下抗震破坏机理     

长细比不同的冷弯矩形钢管柱和四面焊接矩形钢管柱抗震性能的比较

对不同长细比的冷弯方钢管柱及四面焊接方钢管柱进行有限元分析,考察其在轴压和水平力作用下的反应、应力、应变的分布情况,得到相应的滞回曲线,分析冷弯钢管和四面焊接钢管柱延性、滞回特性、耗能、破坏特征等,研究表明冷弯型钢柱的抗震性能与四面焊接管的抗震性能比较接近。     

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。     

喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能试验研究

喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体是在冷弯薄壁型钢骨架区格内设置聚苯乙烯泡沫板,并在骨架外侧喷涂轻质保温材料制成。通过对1个冷弯薄壁型钢骨架试件和2个喷涂保温材料冷弯薄壁型钢组合墙体试件的低周反复加载试验,分析了试件的受力过程和破坏形态,研究了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、抗侧刚度以及延性等力学特征,并将试验结果与已有的两侧挂板冷弯薄壁型钢组合墙体的试验数据进行了对比分析。研究结果表明：冷弯薄壁型钢骨架的节点刚度较弱,承载能力较低,不宜单独作为抗侧力构件;与两侧挂板冷弯薄壁型钢组合墙体相比,轻质保温材料的连续喷涂使得组合墙体更具整体性,其承载能力和抗侧刚度显著增加,并具有良好的抗震性能。     

内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

将冷弯薄壁型钢桁架配置在普通钢筋混凝土剪力墙中代替钢筋而形成轻钢桁架混凝土组合剪力墙。为研究该类墙体的抗震性能,对两组共6个内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙进行拟静力试验,研究轴压比和斜撑体积配钢率对其滞回性能、变形性能、刚度退化以及耗能能力的影响。对比了低矮剪力墙和中高剪力墙的位移延性和耗能能力。结果表明：轴压比对该类剪力墙的变形能力和耗能能力均不利,应予以控制;斜撑体积配钢率对提高低矮墙的延性、耗能能力效果明显,但对承载力的提高作用较小;对中高剪力墙,斜撑体积配钢率的增加,对其耗能能力不利。