冷弯薄壁型钢组合截面受压构件受力性能与设计方法研究

冷弯薄壁型钢截面高效,在建筑钢结构领域得到广泛应用,随着冷弯型钢房屋结构布局、建筑层数等的变化,拼合截面构件的应用也越来越多。文中首先简要介绍了北美和我国关于冷弯薄壁型钢组合截面受压构件的设计方法,然后综述了国内外在冷弯薄壁型钢拼合截面受压构件的受力性能和设计方法方面的的研究成果,最后在分析的基础上提出冷弯薄壁型钢组合截面受压构件亟需解决的相关研究问题。     

高强冷弯薄壁型钢柱畸变屈曲研究

随着冷弯薄壁型钢构件朝着高强、超薄和复杂截面形式的趋势发展,畸变屈曲成了近年来国内外冷弯薄壁型钢结构研究领域的重要课题。在查阅大量文献和已有试验结果的基础上,利用有限元着重研究了不同腹板高度、翼缘宽度、卷边高度、厚度、长度、初始缺陷值大小对高强冷弯薄壁型钢槽形截面轴压构件的屈曲形式和极限承载力的影响。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

实腹式冷弯薄壁型钢门式刚架模拟分析方法研究

提出采用梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点的工作性能和考虑了构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析.对比计算结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好,表明有限元模拟分析方法是正确、可靠的.     

基于美丽乡村建设的装配式农宅结构形式

装配式建筑已经被证明可以较好地适应城市建筑业转型和高质量发展的要求。农村地区受生产条件和运输条件的限制,装配式农宅的应用还不广泛。因此,探索适应美丽乡村建设的装配式农宅的结构型式,对于实现农村住宅建设高质量发展,具有重要的意义。本文从我国乡村建筑存在的问题和痛点出发,在充分调研国内现有低多层装配式住宅的结构型式的基础上,梳理美丽乡村建设中装配式农宅的应用场景特点和市场需求,体系遴选的关键因素;在此基础上,考虑将轻钢结构优势与PC结构品质结合起来,在传统的轻钢龙骨体系基础上,将围护墙体进行改进和创新,通过在空腔内填充轻质保温材料,形成冷弯薄壁型钢复合墙板技术体系,解决传统冷弯薄壁结构房屋存在的墙体空洞感,保温隔热性能差等问题,改善居住的舒适度和体验感。提出一种适应美丽乡村建设的新的装配式轻钢结构体系——冷弯薄壁型钢复合墙板技术体系。     

考虑畸变屈曲的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件设计可靠度分析

基于已有的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力试验研究结果,对不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件考虑畸变屈曲的有效宽度法承载力计算模式不定性进行了分析,并统计了冷弯薄壁型钢强度不定性和几何特性不定性。在此基础上,采用改进一次二阶矩方法,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数要求,计算了不同牌号冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件在不同可能荷载组合下的可靠指标。结果表明:对于LG550、S350、S280冷弯薄壁型钢卷边槽形截面受压构件,按《冷弯型钢结构技术规范》(修订稿)的抗力分项系数计算得到的可靠指标均能满足目标可靠指标的要求,证明了所采用的考虑畸变屈曲的有效宽度法计算构件承载力的适用性。     

装配式刚边框-冷弯薄壁型钢骨架组合墙体受力性能研究

冷弯薄壁型钢组合墙体主要由冷弯薄壁型钢骨架和外敷面板组成,结构轻巧,绿色环保,多用于中低层建筑,一般在施工现场拼装完成.为提升墙体的施工速度和安装效率,在墙体四周增设焊接刚性边框,提出一种新型装配式刚边框-冷弯薄壁型钢骨架组合墙体,该墙体在工厂预制完成,现场采用螺栓与周围构件连接.建立有限元模型分析面板类型、斜撑、螺钉...     

冷弯薄壁型钢的屈曲性能综述

随着冷弯薄壁型钢的应用越来越广泛,关于冷弯薄壁型钢构件的屈曲性能的研究就显得尤为重要。文中主要介绍了初始缺陷、长细比、截面形状对冷弯薄壁型钢柱的屈曲性能影响和截面形状、开孔对冷弯薄壁型钢梁的屈曲性能影响的研究现状。提出了存在的不足和下一步的研究方向,为冷弯薄壁型钢结构技术的推广奠定基础。     

冷弯型钢轴心受压构件在初始缺陷影响下的整体稳定性分析

随着我国经济的发展,大规格冷弯型钢作为受压构件被越来越广泛地应用于建筑工程中.钢结构主要由整体稳定控制设计,因此钢结构的整体稳定一直是建筑安全领域的研究重点.参考国内外资料,从理论上分析了不同类别初始缺陷对冷弯型钢轴心受压构件整体稳定性的影响,同时指出目前研究中的不足和进一步研究的方向.     

冷弯薄壁型钢填充墙板-装配式混凝土框架结构抗震性能数值分析

为开拓冷弯薄壁型钢填充墙板在装配式建筑中的应用前景,将冷弯薄壁型钢填充墙板引入装配式混凝土框架中,并对其在地震作用下的共同受力性能进行了研究.在对1榀冷弯薄壁型钢填充墙板-装配式混凝土框架结构以及1榀装配式混凝土空框架结构试验分析的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS建立了冷弯薄壁型钢填充墙板-装配式混凝土框架结构的数值模型.展开了冷弯薄壁型钢填充墙板-装配式混凝土框架结构在水平力作用下的全过程受力分析,揭示了结构体系在不同应力阶段的发展过程及典型破坏模式.另一方面,对影响冷弯薄壁型钢填充墙板-装配式混凝土框架性能的8个参数展开了进一步的研究与探讨.试验结果表明,轴压比n、混凝土强度fcs以及轻聚合物填料强度flc为影响框架体系抗剪承载力与抗侧刚度的主要因素.同时,提出了一种冷弯薄壁型钢填充墙板抗侧移刚度的简化计算方法,并通过有限元分析结果验证了其准确性.研究结果将为该结构在实际工程中的应用提供依据.     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件可靠度分析

本文采用二阶矩概率法,考虑强度、截面几何参数、计算模式、外荷载等不定因素的影响,针对屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢轴心受压构件的可靠度进行了分析,并考虑材料特性,在已有试验的基础上对其承载力计算方法、目标可靠指标及强度设计指标的合理选取进行了研究。结果表明,在按厚度分类合理确定高强冷弯薄壁型钢的强度设计指标后,可依据现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002)给定的考虑板组稳定计算截面有效宽厚比的方法对其轴心受压构件的极限承载力进行有效分析,并满足预定设计可靠指标的要求。     

冷弯60度卷边角钢构件轴心受压承载力研究

冷弯薄壁型钢因其加工方便、节能环保、成本低廉、利用效率高等优良性能,在工程结构中得到了广泛的应用。近年来,冷弯型角钢开始应用于一些输电铁塔中,本文针对三边形通讯塔体结构,提出了一种冷弯60度卷边薄壁角钢构件,可节约钢材用量、方便施工。为研究其轴心受压稳定性能,选取不同长度的冷弯60度卷边角钢构件进行轴心受压承载力试验,得到其荷载-变形发展规律和极限承载力,并与冷弯90度角钢构件进行对比。同时进行有限元参数化分析,研究构件长度、板件宽厚比、卷边长度等因素对冷弯60度卷边角钢构件轴心受压承载能力的影响,并对其设计提出了建议。     

冷弯薄壁C型钢轴压短柱承载力计算方法的改进

用我国规范有效宽度法求得的冷弯薄壁型钢短柱构件极限承载力高于试验结果,倾向于不安全。所以,通过分析提出,按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002中的有效宽度法计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力时,可以对计算结果乘以一个修正系数以示其原结果的不安全程度。由于有效宽度法在计算试件极限承载力时存在不安全性,因此本文引入另一种适用于冷弯薄壁型钢构件的计算方法,即直接强度法(Direct Strength Method,DSM)。将直接强度法和有效宽度法计算求得的短柱极限承载力与试验结果进行对比,结果表明,直接强度法的计算结果与试验值更为吻合,为使其结果更加经济、安全,本文提出适用于计算组合截面冷弯薄壁型钢受压构件承载力的直接强度法建议公式。     

低碳型轻钢混凝土装配式节能房屋体系

为了响应国家住宅产业化号召,实现绿色环保、低碳高效的目标,我公司研发出一种新型装配式薄壁冷弯轻钢结构体系(Concrete and Steel Composite System以下简称CS建筑体系),其以C、U、L型冷弯薄壁型钢组成不同断面的柱为主要竖向受力构件,发泡水泥为保温材料,ZDB预应力混凝土叠合板为水平受力构件,薄壁型钢两侧设置的混凝土板为受力辅助部件和支撑维护部件,形成一种冷弯薄壁轻钢与混凝土镶嵌的模块化的建筑结构体系。此结构通过标准件相互连接,便于组装和拆卸,整体布置灵活,从而实现设计标准化,部品工厂化,施工装配化,实施一体化,实现住宅产业化的目标。     

冷弯薄壁型钢三肢箱形拼合柱偏压受力性能有限元分析

在冷弯薄壁型钢结构体系中,冷弯薄壁型钢三肢闭合箱形拼合柱常常处于偏心受压状态,为了研究强弱轴偏心方向及偏心距对单轴对称拼合柱承载力的影响,利用ABAQUS软件对其进行有限元模拟,然后对计算结果进行分析对比,结果表明:单轴对称的三肢闭合箱形拼合柱,当构件偏心受压时,承载力随着偏心距增大而降低,且偏心距越大,构件刚度越小,且当构件绕弱轴偏心受压时,承载力及刚度下降比构件绕强轴偏心受压时快。     

冷弯薄壁型钢桁架次应力影响研究

采用有限元对冷弯薄壁型钢焊接平行弦钢桁架由于节点几何缺陷在杆件中产生的次应力进行分析,对由节点构造形式所产生的次应力大小及分布规律、次应力产生的原因以及次应力对冷弯薄壁型钢桁架结构受力性能的影响进行分析。     

轻钢龙骨复合剪力墙结构抗火研究进展

冷弯薄壁型钢房屋建筑结构是公认的绿色与工业化建筑,在我国具有良好应用与发展前景,其相关抗火理论及设计方法得到国内外学者的高度关注。课题组从2003年开始冷弯薄壁型钢结构研究工作,提出了多层轻钢龙骨复合剪力墙结构体系,并对其展开系统试验与基础理论研究。针对轻钢龙骨复合剪力墙建筑结构的若干关键抗火问题,即冷弯薄壁型钢结构主要组成材料及连接件高温性能、冷弯薄壁型钢结构垂直与水平分隔构件耐火试验、数值与解析计算模型等方面,对课题组的最新研究进展进行了介绍,同时指出了今后尚需开展的研究工作。     

铝合金矩形开孔柱轴压性能试验研究

采用试验研究的方法,对6061-T6系列和6063-T5系列的铝合金矩形开孔柱的轴心受压性能进行了试验研究。试验主要研究了材料的力学性能、试件的初始几何缺陷、变形性能、破坏模式、轴压承载力、孔洞的存在及数目对铝合金轴心受压构件承载力和屈曲模式的影响等,并将试验所得结果与各国铝合金设计规范中相关公式计算所得结果和北美冷弯型钢轴心受压开孔构件的有效宽度法公式的计算结果进行了对比。通过试验和对比发现:中国规范关于铝合金轴心受压构件极限承载力的计算结果偏大,欧洲规范更贴近试验结果,孔洞的存在降低了构件的承载力,北美冷弯型钢轴心受压开孔构件的计算公式不适用于铝合金开孔构件。     

冷弯薄壁型钢双肢箱形拼合柱偏压有限元分析

冷弯薄壁型钢双肢抱合箱形拼合截面柱在冷弯薄壁型钢住宅结构中常常处于偏心受压状态,为研究偏心距和偏心方向对拼合柱承载力的影响,利用ABAQUS有限元软件对其进行模拟,然后对计算结果进行分析对比,最终表明:随着偏心距增大,构件承载力降低,且当构件绕强轴偏心受压,偏心距在一定范围内时,承载力下降不明显,当构件绕弱轴偏心受压时,承载力随着偏心距增大而迅速降低;随着偏心距加大,构件刚度越小,且当构件绕弱轴偏心受压时,刚度下降比构件绕强轴偏心受压时快。     

冷弯薄壁型钢C型构件轴压受力机理分析

指出冷弯薄壁型钢构件在受力上与传统热轧钢结构构件有着很大的不同,尤其是在轴压和剪弯荷载作用下的机理存在较大的差异。在此基础上,针对冷弯薄壁型钢C型构件受力机理展开分析,运用有限元软件进行了数值验证,进而明确了C型构件的受力机理。