冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度研究综述

本文对冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度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造和传力特点,总结了国内外对冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度性能的试验、理论研究成果,同时还介绍了冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度的计算方法,最后对冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度性能尚待研究的问题进行了归纳.     

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。     

喷涂式冷弯薄壁型钢轻质砂浆墙体立柱轴压性能试验研究

喷涂式冷弯薄壁型钢轻质砂浆墙体是一种在冷弯薄壁型钢墙体骨架区格间放置聚苯乙烯泡沫板(EPS板),并在型钢骨架与EPS板间以及骨架两侧喷涂轻质砂浆的新型"夹心式"墙体.通过对3根新型冷弯薄壁型钢墙体立柱试件的轴压性能试验,研究新型墙体立柱的受力过程、承载能力和破坏模式,将新型墙体立柱的试验结果与双面挂板立柱结果以及有效截面法计算结果进行对比;并对镀铝锌钢板与轻质砂浆之间的粘结滑移性能进行了初步的试验研究.研究结果表明:新型冷弯薄壁型钢墙体立柱的破坏现象为柱顶的局部压曲,新型墙体立柱与双面挂板立柱相比具有较高的承载力和较好的整体性,有效截面法计算立柱承载力较为保守;镀铝锌钢板与轻质砂浆间的平均粘结强度约为0.266 MPa,钢板的埋置深度与轻质砂浆厚度对两者之间的平均粘结强度影响较小.     

OSB板纹理对连接性能的影响

针对定向刨花板水平和垂直纹理会对冷弯薄壁型钢C型骨架柱连接力学性能产生影响的问题,进行了10个定向刨花板与冷弯薄壁型钢C型骨架柱静力拉伸试验,分析了定向刨花板的水平、垂直纹理对破坏形式、连接刚度及极限承载力的影响.结果表明:垂直纹理试件呈现纤维撕裂破坏,承载力比水平纹理试件高约10%;水平纹理试件为木质纤维剪切破坏,连接刚度比垂直纹理试件高约8%.试验为冷弯薄壁型钢-定向板结构设计提供了设计参考.     

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.

     

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...     

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。     

冷弯薄壁C型钢框架体系抗震性能试验研究

目前,对截面形式为冷弯薄壁C型钢背靠背框架体系抗震性能的研究较少.为研究这种结构体系的抗震性能,设计了3组单层单跨冷弯薄壁型钢框架,梁柱均采用冷弯薄壁C型钢组合工字形截面,斜撑采用等边单角钢截面.主要研究改变斜撑布置形式和轴压比对框架抗震性能的影响,得到框架在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,对框架的刚度退化、延性、耗能性能和破坏机理进行研究.结果表明:各试件破坏形式均为斜撑净截面被拉断,梁端和柱脚腹板出现局部失稳破坏,框架发生整体失稳破坏,各试件承载力退化稳定,轴压比越大,承载力退化越显著,框架的延性系数均在2.5左右,该结构体系的耗能性能同其它轻钢结构基本一致.     

冷弯薄壁型钢复合墙体的抗震性能研究

本文使用大型通用有限元软件ABAQUS研究冷弯薄壁型钢复合墙体的抗震性能,分析高宽比、墙体的水平拉筋等参数对冷弯薄壁型钢复合墙体抗震性能的影响.研究表明:随着冷弯薄壁型钢墙体的高宽比增加,墙体的抗剪承载能力逐渐降低,但墙体的变形能力逐渐增强.墙体的水平拉筋可以增强墙体的整体性能,当拉筋间距较小时,可有效提高墙体的延性,随着水平拉结筋间距增大,墙体的抗剪承载力逐渐降低,屈服荷载和极限荷载也随之降低.     

冷弯薄壁C型钢框架体系抗震性能研究

对冷弯薄壁C型钢框架进行试验研究,共设计3榀框架,梁柱皆采用C型钢作为主要承重构件,截面形式为双肢C型钢背靠背,双肢C型钢由节点板和高强螺栓连接而成.试验主要研究螺栓间距和轴压比两因素对整体框架抗震性能的影响,得到框架在低周反复循环荷载下的滞回曲线、骨架曲线与应变分布情况,对框架的破坏机理、承载力退化、刚度退化、延性以及耗能性能进行研究,并分析各参数变化对试件抗震性能的影响.结果表明:试件的破坏形式均为平面内失稳,两侧梁端及柱脚腹板位置出现局部失稳.螺栓间距对承载力退化影响较大,而轴压比是影响刚度退化的主要因素,框架的延性系数、耗能性能高于一般混凝土结构和其他轻钢结构.     

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。     

冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合墙体抗震性能试验

目的研究钢一竹组合墙体受力性能、破坏机理、抗震性能指标以及其承载力计算模型．方法组合墙体的骨架芯板为4根冷弯薄壁型钢,型钢翼缘用结构胶粘剂粘贴竹帘胶合板作为覆面板并用自攻螺钉固定,以竹胶板厚度、钢板厚度、c型钢翼缘、腹板尺寸等为参数,对6块组合墙体进行拟静力试验,观察各级荷载作用下型钢与竹胶板应变变化趋势,并依据弹性阶段组合墙体呈现的应力一应变关系及力的平衡关系等条件建立组合墙体承载力计算模型,并将其计算结果与试验结果进行对比分析．结果竹材覆面板的厚度对墙体刚度和承载能力影响不大,而芯部冷弯薄壁c型钢的厚度和截面参数对墙体承载力指标和抗震性能指标影响显著,组合墙体滞回曲线饱满,延性发展系数为1．33～1．54,承载能力试验值与计算值误差在10％左右．结论组合墙体组合效应突出,具有良好的延性和耗能能力,承载能力计算模型可靠．     

冷弯薄壁型钢梁的弯矩-曲率滞回性能试验研究

以跨高比为参数,进行两组(两种典型截面)8片冷弯薄壁型简支钢梁在循环荷载作用下的试验.研究了试件的破坏形态,对其弯矩-曲率滞回曲线、骨架曲线进行分析,考察其滞回性能、延性、耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明:冷弯薄壁型钢梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;跨高比和宽厚比会严重影响冷弯薄壁型钢梁的滞回性能和延性. 更多还原     

冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能

对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素.试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响.还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用.试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善.此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论.最后,总结了冷弯薄壁型钢的滞回性能特点,对其在结构体系中的应用提出了建议.     

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.     

型钢再生混凝土高轴压比柱抗震性能试验

为研究3种不同再生粗骨料取代率的足尺型钢再生混凝土柱试件在高轴压比及较低轴压比下的抗震性能差异,本文通过40 000 k N多功能试验机对4个柱试件进行了低周反复荷载试验.观察分析各试件的受力性能及破坏特征,得到不同设计变量对试件的水平承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能、变形及刚度等的影响规律.结果表明:4个柱试件的最终破坏形态均为弯剪破坏;各试件滞回曲线较饱满,试件耗能性能较好;再生粗骨料取代率增大,会使试件的变形能力有所降低,但对试件水平承载力及刚度退化影响不大;轴压比增大,试件的水平承载力、刚度及耗能性能提高,但承载力下降加快,刚度退化加剧,延性降低.总体来看,型钢再生混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据.     

冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究

设计了9个冷弯薄壁C型钢组合柱,进行单调加载试验,对其破坏模式和稳定承载力进行分析,试验参数为长细比、偏心距、节点板厚度与节点板间距.试验结果表明,试件的最终破坏模式为试件整体在弯矩作用平面内的弯曲失稳,以及试件受压侧翼缘和腹板的局部屈曲.长细比、偏心率是影响试件的承载力和刚度变化的主要因素,节点板间距和节点板厚度的影响有限.     

冷弯薄壁型钢梁弯曲变形计算公式折减系数研究

由冷弯薄壁型钢构件组成的檩条梁体系在低层住宅建筑中的应用越来越广泛,但由于施加荷载的大小、位置、类型,梁的跨度及抗弯刚度等因素的影响,使得檩条梁变形的确定比较复杂.对于确定梁的变形性能的研究,设计规范中相关的条文不够成熟.通过对13根Q235冷弯薄壁型钢卷边槽型截面简支梁试件的试验进行了变形性能分析结果表明,北美规范按最大弯矩控制截面计算有效截面刚度作变形分析偏保守;我国的冷弯薄壁型钢技术规范按毛截面计算(相当于作等截面、等刚度梁分析)偏不安全.通过对该实验的数据进行参数分析,提出一个变形计算公式中较合理的折减系数.