轻钢住宅墙柱体系轴压性能的理论和试验研究

由冷弯薄壁型钢立柱和墙板组合而成的墙柱体系是低层轻钢住宅中一种富有特色的新型竖向承重结构体系。墙柱体系在理论分析时可将墙板简化为沿立柱高度方向连续分布的侧向弹簧支撑。本文按弹簧模型，采用能量法建立了双侧不同材料墙板和单侧墙板支撑轴压立柱稳定问题的总势能方程，按一端简支一端固定的边界条件建立了变形函数，通过变分原理。推导出双侧不同材料墙板和单侧墙板支撑立柱弹性屈曲荷载的计算公式。同时进行了墙柱体系在轴心荷载作用下的足尺试验，得到了立柱的极限荷载和破坏模式，并与公式计算值进行了对比，结果表明计算值和试验值相符合，验证了公式的正确性。     

C型轻钢龙骨墙柱抗侧受力性能的数值模拟分析

轻钢龙骨住宅中主要的承重构件是C型轻钢龙骨墙柱,在此先通过ANSYS对C型轻钢龙骨柱外包石膏板墙柱的抗侧受力性能进行数值模拟分析,与北新建材试验进行比较,得出建模方法是可行的。然后研究不同跨度比、墙体长度和钢带支撑等因素对墙柱抗侧受力性能的影响。结果表明,跨度比对墙柱抗侧受力性能影响不大,在一定范围内墙体长度越长墙柱抗侧承载力越大,墙柱骨架中增设钢带能提高墙柱承载力。     

轻钢龙骨复合墙体抗侧性能试验研究

通过对四片轻钢龙骨复合墙体在低周往复水平荷载作用下的试验,对轻钢龙骨复合墙体的抗侧性能进行了研究,分析了洞＇口,斜支撑、蒙皮对墙体抗侧力的影响,推荐了开洞复合墙体抗侧力影响系数的计算公式。研究表明,在考虑蒙皮作用下,轻钢龙骨复合墙体具有良好的抗侧性能,这种结构形式可以完全应用于多层住宅。     

低层冷弯型钢房屋墙体立柱承载力试验研究

轻钢立柱墙体是低层冷弯型钢建筑中一种新型的墙体结构形式 ,对轻钢立柱墙体中主要承力构件C型截面立柱试件进行了轴心承载力性能试验研究。墙体立柱试件分不带墙板和带墙板两类 ,通过对 1∶1模型试件试验结果得出 :考虑墙板支承效应可大大提高立柱屈曲承载能力 ,还给出了不带墙板和带墙板立柱轴心受压屈曲承载力的计算建议方法     

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。     

LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统的应用研究

LSP板是一种具有轻质、高强、耐久、节能环保、预制化程度高等优点的新型墙板。介绍了LSP板的材料组成、物理性能、墙板规格及LSP板内嵌轻钢龙骨装配式墙体系统的结构组成、连接构造等。基于LSP板装配式墙体优异的使用性能和装配性能,针对高海拔地区变电站建筑的使用特点,在国网公司预制装配式建筑的基础上,提出了一种新的预制装配式墙板门窗洞口加强龙骨构造措施,并对加强龙骨的连接方式和优点进行了介绍。     

双C型冷弯薄壁复合墙板系统抗火性能研究

为研究双C型冷弯薄壁复合墙板系统的抗火性能,运用经试验验证的复合墙板系统温度场的ANSYS分析方法,分析了不同影响因素对复合墙板在火灾下轻钢龙骨的升温规律的影响.结果表明,防火面板厚度、防火面板材料、墙体填充物和墙体厚度对轻钢龙骨升温影响较大,而轻钢龙骨厚度、轻钢龙骨间距对轻钢龙骨升温影响较小.对81个不同影响因素的复...     

轻钢龙骨复合墙体节能设计方法与研究进展

轻钢龙骨结构体系作为一种节能、环保、施工效率高的结构形式,近年来在住宅建筑中运用日益广泛。但由于钢材的高导热性,钢龙骨处极易形成热桥,导致墙体内表面温度低,容易结露。在严寒地区应用这种结构墙体,热桥现象更为突出,同时还会对人体造成较强的冷辐射,使人体感觉不舒适。因此,深入研究轻钢龙骨复合墙体的节能设计方法,对于在严寒地区推广应用这种结构体系具有重要意义。详细介绍轻钢龙骨复合墙体的两种常用节能设计方法（外保温法和轻钢龙骨腹板开孔法）和两类外墙传热性能的分析方法（数值方法和物理试验研究法）,最后介绍轻钢龙骨复合墙体传热性能的研究进展。     

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

为适应装配式建筑在村镇低层住宅结构发展的需求,提出了一种装配式轻钢框架-复合轻墙结构。该结构由轻钢框架作为竖向承重体系,单排配筋再生混凝土薄墙板作为抗侧力构件与轻钢框架共同抵抗水平地震作用,再生混凝土薄墙板复合EPS保温模块和粉煤灰砌块层形成保温墙体。通过4个装配式轻钢框架-复合轻墙结构和1个轻钢空框架的低周反复荷载试验,分析了墙板分布钢筋间距和墙体构造形式(是否复合粉煤灰砌块层)对该结构抗震性能的影响。研究结果表明：轻钢框架与单排配筋再生混凝土薄墙板协同工作良好,结构具有明确的两道抗震防线,由于复合EPS保温模块和粉煤灰砌块,实现了抗震节能一体化;减小墙板分布钢筋间距和复合粉煤灰砌块层可显著提高结构承载力和延性。基于JGJ 138—2016《组合结构设计规范》及相关文献,给出了装配式轻钢框架-复合轻墙结构的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

预制轻钢混凝土外挂墙板抗弯性能试验

新型预制轻钢复合混凝土外挂墙板是一种结构保温一体化预制外挂墙体系统,以轻钢龙骨为骨架,以高性能混凝土板作为外面板与龙骨通过剪力钉连接,内填保温材料并辅以水泥纤维板为内面板形成一体化墙板,工厂预制,现场吊装,起到建筑外围护作用。通过对该组合墙板四点弯曲试验结果与有限元模拟结果的对比,得出了不同构造对组合墙板抗弯性能的影响规律。试验结果表明:该墙板具有良好的整体受力性能,墙体中的轻钢龙骨对整体的抗弯承载力贡献较大,可明显提高组合墙板的刚度。有限元模拟结果表明:增加混凝土厚度可以提高墙板整体受力性能,但提升幅度不大;为提高墙板保温性能而设置的保温层的厚度对墙板承载力有较大影响。     

新型冷弯薄壁型钢墙体立柱轴压性能试验研究

提出一种在冷弯薄壁型钢骨架中放置聚苯乙烯泡沫板,并在骨架外侧喷涂轻质保温物料的新型轻质组合墙体。通过对1根无墙板的冷弯薄壁型钢立柱和2根新型冷弯薄壁型钢墙体立柱的轴压性能进行足尺试验,研究其受力过程、承载能力和破坏模式,并将试验结果与按规范公式计算的极限承载力进行对比分析。研究结果表明:无墙板立柱的破坏模式为构件的整体屈曲;新型冷弯薄壁型钢墙体立柱的破坏现象为柱顶截面的局部受压屈服,保温物料对立柱的支承作用使新型墙体立柱的承载能力显著提高。按照规范中关于轴心受压杆件的强度和稳定计算公式得出的极限承载力与试验的破坏荷载较为吻合。     

冷弯型钢房屋墙体立柱临界屈曲荷载能量解

冷弯薄壁型钢低层住宅房屋体系的墙体一般由墙体密立柱、墙面围护材料组成 墙面材料不仅是建筑的需要 ,同时也能在一定程度上对墙体立柱提供有效的支承作用 通过简化推导 ,建立起了考虑墙板的支承效应时墙体立柱的力学模型 ,并在弹性范围内 ,分别利用Rayleigh Ritz法推导出了墙体立柱两端简支、两端固定、一端固定一端自由和一端简支一端固定等 4种典型边界条件下墙体立柱的整体屈曲临界荷载 ,并将其转化成为常规形式的表达式 ,可供设计、研究参考     

高强冷弯型钢骨架墙体立柱轴压性能试验研究及有限元分析

对12根550 MPa高强冷弯型钢骨架墙体立柱进行了足尺轴压试验研究,其中包括6根单面带肋钢板墙体立柱和6根双面板(带肋钢板+石膏板)墙体立柱,在试验研究的基础上建立了墙体立柱有限元分析模型。在有限元分析模型充分得到试验验证的情况下,对影响墙体立柱轴压承载力的钢墙面板、墙体柔性拉条、连接螺钉间距等因素进行参数分析,分析结果可供设计参考。分析结果表明:相同用钢量的平钢板代替带肋钢板对单面钢板墙体立柱轴压承载力有较大的降低作用,但对双面板墙体立柱轴压承载力影响甚微;设置柔性拉条可以提高单面带肋钢板墙体立柱轴压承载力,但对双面板墙体立柱轴压承载力没有影响;连接立柱与墙板的螺钉间距不大于300 mm时,减小螺钉间距并不能提高墙体立柱轴压承载力;墙体周边螺钉间距小于150 mm时,减小墙体周边螺钉间距对墙体立柱轴压承载力提高幅度不大。     

高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱轴压性能试验及有限元分析

通过对10根550MPa高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱的足尺轴压试验,得到立柱的极限承载力和破坏模式,并在试验的基础上建立墙体骨架立柱有限元分析模型。在有限元分析模型的正确性得到试验充分验证的情况下,对高强冷弯薄壁型钢墙体骨架立柱进行参数分析,分析结果表明:自攻螺钉直径的变化、采用两个螺钉连接立柱与导轨、导轨厚度和屈服强度的变化以及改变墙体骨架立柱间距均对墙体骨架立柱的轴压承载力没有显著影响;在墙体骨架两侧设置柔性拉条对立柱轴压承载力的提高很有帮助,拉条间距小于1/4柱高后承载力提高幅度不大。     

冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能试验研究

对冷弯薄壁型钢组合墙体墙架柱的轴压性能进行试验研究,分析是否覆墙面板、墙面板材料、自攻螺钉间距以及墙架柱间距等因素对墙架柱在竖向荷载作用下的稳定承载力的影响。6块足尺组合墙体试件的试验结果表明:墙架柱覆墙面板后,竖向荷载下的稳定承载力提高明显;纤维增强硅酸钙防火板(CSB板)约束的墙架柱较单面定向刨花板(OSB板)约束的墙架柱稳定承载力提高18.8%;墙面板为OSB板采用常规螺钉间距150mm和300mm时,螺钉间距改变对墙架柱稳定承载力影响微小,但当墙面板为CSB板时,螺钉间距由300mm加密至150mm,稳定承载力反而减小;墙架柱间距增大时,其稳定承载力略有降低。通过研究GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》与试验结果的对比,提出各组合墙体墙架柱计算长度系数的建议取值,同时提出通过对规范公式添加修正系数来考虑各种因素对墙架柱稳定承载力影响的设计方法。     

冷弯薄壁型钢建筑体系的墙架结构设计

在用冷弯薄壁型钢构成的建筑中，立柱和底导梁、顶导梁的外面一般用板材来覆盖，组成抗侧力构件，以此来抵抗如风、地震等侧向荷载．本文对冷弯薄壁型钢结构体系中墙架的设计进行了介绍．     

Factors Influencing Fire Resistance of Load-bearing Steel Stud Walls

This paper presents the effect of various factors on the fire resistance of load-bearing, gypsum board protected, steel stud wall assemblies. A detailed experimental study was conducted to evaluate the fire resistance of 14 full-scale steel stud wall assemblies. Both single row and double row steel stud configurations with installation of gypsum board on each of the exposed and unexposed sides, and with and without insulation in the cavity, were considered in the experimental program. The insulation used were glass, rock and dry blown cellulose fibers. Data from the experimental program are used to determine the effects of stud-spacing, shear membrane, load intensity, resilient channel installation, insulation type and gauge thickness of studs on the fire resistance of gypsum board-protected, steel stud wall assemblies. Results from the studies show that the insulation type and number of gypsum board layers have significant influence on the fire resistance of steel stud wall assemblies. Prior to August 2005, he was a Senior Research Officer at the Institute for Research in Construction, National Research Council of Canada.     

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.     

Behaviour of embedded steel plate in composite coupling beams

Plate-reinforced composite (PRC) coupling beam is fabricated by embedding a vertical steel plate into a conventional-reinforced concrete coupling beam to enhance its strength and ductility. Shear studs are welded on the steel plate surfaces to allow for proper load transfer between the concrete and steel plate. The present study focuses on the evaluation of internal load distributions and load sharing on the embedded steel plate as well as at the shear studs in composite coupling beams using the nonlinear finite element package ATENA. The proposed two-dimensional finite element model is able to simulate the overall load-deflection behaviour and internal load distributions of coupling beams subjected to bending and shear forces. The reliability of the model is demonstrated by comparisons with the available experimental results. This is followed by an extensive and carefully planned parametric study using the calibrated finite element model. Numerical results on the effects of steel plate geometry, span-depth ratio of beams and steel reinforcement ratios at beam spans and in wall regions are presented and discussed in this paper. The finite element model provides a better understanding of the behaviour of shear studs as well as plate anchorage in the wall regions and embedded beam region. Based on the numerical results, equations for quantifying the shear stud forces are established and a set of non-dimensional design charts for determining the internal forces of the embedded steel plates is constructed. Both of them are useful for engineers to design PRC coupling beams.