冷弯薄壁型钢螺钉-铆钉混合连接受剪性能及计算方法研究

为改善冷弯型钢结构中单一自攻螺钉连接和自冲铆接各自存在的缺陷,提出了优势互补的螺钉-铆钉混合连接,并对132个薄壁钢板混合连接进行受剪性能试验,对比分析了纯螺钉连接、纯铆钉连接、螺钉-铆钉混合连接三者的差异,研究了板厚、板厚比、连接件排列方式等对其受剪性能和破坏机理的影响,分析了现有承载力直接累加法的适用性,提出了改善的混合连接受剪承载力计算方法。结果表明:混合连接能充分结合螺钉连接和自冲铆接各自的优势,从而可有效提高纯螺钉连接的承载力、刚度和延性,及纯铆钉连接的变形和耗能能力;板厚和板厚比是分别影响其受剪性能及破坏模式的关键因素;连接件的排列方式对其力学性能和破坏机理有显著影响;由于不同连接的力学机理与性能相差较大,现有的承载力直接累加法用于混合连接计算时偏于不安全;而本文中基于承载力折减法提出的混合连接承载力计算方法,其计算值更为精确,用于设计时不但能考虑更全面的破坏模式,而且更为安全可靠。     

冷弯薄壁型钢-重组竹组合工字形梁受弯性能研究

冷弯薄壁型钢和重组竹通过结构胶复合成工字形截面的钢-竹组合梁,以翼缘竹板厚度、型钢壁厚、梁宽、梁高为主要参数,对9根钢-重组竹组合梁试件进行弯曲性能试验,观察各级荷载作用下型钢及竹板的应变变化、组合梁挠度的发展,分析组合梁的破坏过程、破坏形态及破坏机理,探讨组合梁的抗弯承载力,并提出组合梁承载力计算方法。研究结果表明,基于重组竹的钢-竹组合梁整体工作性能好,组合效应显著,其受力过程呈现出明显的弹性、屈服、开裂、极限四个阶段,表现出较好的延性,同时具有较高的承载力,组合梁的承载力计算结果与试验值吻合良好,误差在10%以内。     

冷弯薄壁型钢在房屋建筑中的应用

介绍了冷弯薄壁型钢房屋的几种结构体系形式,并对其计算方法、试验研究进行了阐述,论述了其房屋建筑的特点,指出该结构体系将会大力推进我国房屋建筑的商业化、系统化、专业化生产。     

装配式冷弯薄壁型钢-轻质混凝土组合剪力墙抗震性能研究

为了进一步提升填充泡沫混凝土-冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能,提出了一种装配式冷弯薄壁型钢-轻质混凝土组合剪力墙,由内填充自密实轻质混凝土的矩形冷弯型钢端立柱、高强泡沫混凝土填充冷弯型钢墙单元、双层墙面板等组成。通过4片冷弯薄壁型钢-轻质混凝土剪力墙足尺试件的低周反复加载试验,研究了增强端立柱、双拼内立柱和立柱开孔数量对剪力墙破坏模式、承载力与抗侧刚度、变形与延性、刚度与承载力退化、耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明：剪力墙破坏模式呈现墙面板与泡沫混凝土交叉裂缝的剪切破坏特征,其弹塑性阶段的侧向变形为剪切型变形,峰值阶段时位移角为1/62～1/45;采用内填自密实混凝土的矩形端立柱和内立柱能抑制墙体立柱局部屈曲破坏,并显著提高墙体承载力和刚度;增加立柱腹板开孔数量能避免立柱与混凝土间的界面黏结滑移,提高了墙体承载力、刚度和耗能能力,并延缓了承载力与刚度退化。基于承载力叠加原理,提出了该类剪力墙的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

新型装配式冷弯薄壁型钢组合楼板模块受弯性能试验研究

为提高现有组合楼板的加工效率和装配化程度,解决组合楼板结构中自攻螺钉连接工序多、效率低等问题,提出了一种基于锁铆连接的新型冷弯薄壁型钢桁架梁-压型钢板-混凝土组合楼板模块。为研究该楼板模块的受弯性能以及次梁间距、混凝土厚度和连接方式对其抗弯承载力、延性和刚度的影响,对6块足尺组合楼板模块试件进行了单调静载试验。试验结果表明:在正常使用阶段,组合楼板模块的变形很小,且远小于GB 50017—2017《钢结构设计标准》要求的限值;组合楼板模块破坏时具有较大塑性变形,说明其延性性能良好,主要表现为桁架梁锁铆连接的破坏、桁架梁弦杆的折曲破坏和楼板模块面板层混凝土的挤压破坏;次梁间距对组合楼板模块的延性和刚度影响较大,对其抗弯承载力影响较小;混凝土厚度和钢构件连接方式对组合楼板模块的抗弯承载力、延性和刚度均有显著影响。     

冷弯薄壁型钢螺钉连接抗拔性能试验研究

为了研究钢板的材料强度、厚度以及螺钉外直径、内直径、螺纹间距、钻头处直径对冷弯薄壁型钢螺钉连接的拔出破坏模式和抗拔承载力的影响,选取板厚为0.8、1.0、1.2mm的LQ550及板厚为0.8、1.5、2.0mm的S350冷弯型钢,采用不同螺钉参数,进行了287个试件的拔出试验。结果表明：1.0mm及以上厚度板件主要发生螺纹剪切破坏,随着板厚增加,螺纹剪切破坏越明显;0.8mm厚超薄板件主要发生钉孔挤压破坏,且螺钉直径越大、板材强度越低,钉孔挤压变形越显著。螺纹间距对抗拔承载力影响较小,抗拔承载力随着螺钉外直径增加而增大,内直径增大而减小,且二者对超薄板件的影响更大。对于自钻自攻螺钉应采用内直径与钻头处直径的较大值计算抗拔承载力,螺钉钻头处直径越小承载力越大。我国GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中抗拔承载力计算公式对于螺钉连接LQ550高强钢板偏于不安全,尤其对于0.8mm厚的超薄板件。最后,提出考虑钢板材料强度、厚度以及螺钉外直径、内直径、螺纹间距、钻头处直径的设计承载力计算式,其具有较好的适用性和可靠性。     

冷弯薄壁型钢-胶合木组合梁受剪性能研究

钢-木组合梁是由两个冷弯薄壁C型钢和胶合木通过结构胶粘结而成的,研究影响该类组合梁的受剪性能的因素。以薄壁C型钢截面面积和剪跨比为参数,进行了3组钢-木组合梁受剪试验研究,分析组合梁的变形过程、破坏形态及承载能力,再通过有限元软件ABAQUS进一步系统地对薄壁C型钢截面面积、胶合木截面尺寸和剪跨比等影响因素进行参数分析,研究应变分布情况和破坏机理,结果表明剪切破坏和开胶破坏是组合梁在弯剪段发生破坏的主要形式;增大薄壁型钢截面面积和胶合木截面尺寸均能提高组合梁抗剪能力,而增大剪跨比会导致发生剪切破坏的组合梁抗剪承载力降低。     

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。     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能研究综述

对冷弯薄壁型钢组合墙体抗震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成,汇总了国内外对冷弯薄壁型钢组合墙体的研究进展,总结了冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能的影响因素,并列出了冷弯薄壁型钢组合墙体承载力计算公式。     

冷弯薄壁型钢梁柱节点抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢梁柱节点的抗震性能,设计了四个不同构造的T形梁柱边节点进行试验研究.分析了节点板厚度和螺栓间距等对节点承载力、刚度、延性及耗能性能的影响.试验中四个试件的破坏模式相同,均为冷弯型钢的受弯承载力破坏,说明这种构造的边节点可以有效地传递梁柱弯矩.本文根据试验结果,对这种连接节点提出了设计建议.     

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。     

高强冷弯薄壁型钢轴压长柱受力性能试验研究

进行了15组G550级高强冷弯薄壁型钢方管截面轴压长柱的试验研究，考察了其受力特性及破坏特征，试件的壁厚均为0．6mm，截面板件宽厚比分为42、58、75三类，长细比分为40、60、80、100、120五类。试验研究结果表明：直接利用中国现行规范GB50018—2002对G550级高强冷弯薄壁型钢轴压构件进行稳定承载力计算的结果与试验结果相差较大，偏于不安全，必须进行修正。通过对试验结果的比较分析，给出了考虑构件截面板组相关性影响时，采用规范GB50018—2002计算G550级高强冷弯薄壁型钢轴压构件稳定承载力的建议，建议方法所得结果与试验结果吻合良好，且偏于安全，可供修订规范和设计时参考。     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

冷弯薄壁型钢构件畸变屈曲研究综述与分析

对冷弯薄壁型钢构件的畸变屈曲进行了较全面的综述,介绍了畸变屈曲的特点和性能,总结了国内外畸变屈曲的研究成果,最后对畸变屈曲尚待研究的问题进行了归纳和探讨。     

带加劲冷弯薄壁型钢C形受弯构件有限元分析

采用有限元程序ANSYS,对带加劲肋的冷弯薄壁型钢C形截面受弯构件在纯弯和非纯弯两种受弯状态下的力学性能进行了有限元分析,分析结果表明:构件的卷边宽度是影响试件屈曲模式的重要因素,不同的屈曲模式在纯弯与非纯弯的条件下对极限承载力的影响不尽相同。     

G550高强冷弯薄壁Z形钢受弯构件承载力试验与直接强度法研究

为了研究高强冷弯薄壁型钢构件的受弯性能和完善直接强度法,对卷边形式为斜卷边、直卷边和复杂卷边的12个G550高强冷弯薄壁Z形钢受弯试件进行了静力试验。试验结果表明,卷边形式对试件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,试件发生了局部与畸变相关屈曲或畸变屈曲,直卷边试件的承载力高于斜卷边试件的承载力,复杂Ⅱ型卷边试件的承载力高于复杂Ⅰ型卷边试件的承载力。根据试验结果并结合现有国外直接强度法公式,回归出G550高强冷弯薄壁Z形钢受弯构件发生局部与畸变相关屈曲变形时的承载力直接强度法修正公式,当此类构件发生畸变屈曲时,无需再修正现有直接强度法公式。建立有限元模型对试验进行了分析,分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,利用大量有限元分析结果验证了直接强度法修正公式比现有直接强度法公式对此类构件的承载力的预测更为安全可靠。     

屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢结构轴压构件承载力计算模式研究

本文收集了目前国内外屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件的试验数据,参考现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018—2002),对其承载力的合理计算模式进行了系统研究。结果表明,现行规范考虑板组约束计算截面有效宽厚比的方法对屈服强度550MPa高强钢材冷弯薄壁型钢结构轴心受压构件极限承载力的计算是可靠的。     

冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁受火试验研究

对5个冷弯薄壁槽钢-混凝土组合梁试件进行在ISO-834标准火灾下的受火试验。试验中考虑了荷载水平、防火涂层厚度和槽钢截面高度等参数的影响。试验结果表明：荷载水平、防火涂层厚度和槽钢截面高度是影响组合梁抗火性能的主要因素,其他因素影响很小;在ISO-834标准火灾下,以跨中挠度δ=l/25作为组合梁达到耐火极限的判别标准是合适的;填充混凝土可有效提高组合梁的整体刚度和延性,使其在高温下直至破坏仍可保持完整性,没有出现高温局部屈曲现象;在槽钢上直接涂刷防火涂层不能保证其与槽钢表面的紧密结合,需要改进组合梁的防火涂层施工工艺;试验结果验证了有限元分析结果的正确性。