磷石膏填充冷弯薄壁方钢管墙体轴压性能试验研究

为提升冷弯薄壁型钢(CFS)墙体的轴压性能，提出在CFS墙体中填充磷石膏的构造措施。以磷石膏填充区域及有无覆板为变化参数，设计制作了4片全尺寸试验试件，通过轴向加载试验，阐述了试件的破坏过程，分析了各墙体的破坏模式、轴力-位移曲线、应变曲线及承载力等。试验结果表明：试件破坏主要为方钢管墙架柱局部压溃破坏、墙面板破裂、磷石膏压溃，底导轨变形等；与空腔墙体试件相比，仅在墙架柱中填充磷石膏的覆板墙体承载力提升了37.4%,在墙架柱内与柱间均填充磷石膏的覆板墙体承载力提升了115.7%,表明磷石膏的填充可有效提升CFS墙体的轴压承载力；有无覆板墙体对比表明墙面板对竖向承载力略有影响。此外，还提出了墙体的轴压承载力计算式，验证结果表明，该算式具有良好的计算精度。     

立柱-导轨间距对冷弯薄壁型钢墙体立柱性能的影响

冷弯薄壁型钢组合墙体立柱与导轨间不可避免地存在间隙,并可能对墙体立柱性能产生影响。考虑初始缺陷、材料非线性和几何非线性,应用有限元分析法研究立柱-导轨间距对墙体立柱轴压承载力和屈曲模态的影响。研究表明,随着立柱-导轨间距的增加,立柱轴压承载力不断降低,屈曲模态逐渐趋向于整体屈曲,提出了满足立柱承载力和美观要求的立柱-导轨间距限值;进而以立柱-导轨间距为限值的组合墙体为典型组合墙体,研究钢材强度、覆面板厚度和强度对其立柱轴压承载力的影响。分析表明:钢材强度、石膏板厚度和覆面板强度对典型组合墙体立柱轴压承载力影响较小;随着OSB板厚度的增加,典型组合墙体立柱轴压承载力明显提高。     

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。     

腹板加劲冷弯薄壁型钢立柱组合墙体轴压性能试验研究

为研究截面形式、腹板开孔和面板材料等因素对组合墙体轴压性能的影响,对墙柱形式为复杂卷边槽钢(S1截面)、腹板V形加劲复杂卷边槽钢(S2截面)和Σ形复杂卷边槽钢(S3截面),覆面板为定向刨花板(OSB)和石膏板的10片冷弯薄壁型钢立柱组合墙体进行了轴压性能试验。试验结果表明,S1截面、S2截面、S3截面的组合墙体上覆OSB板或石膏板时承载力之比分别为1∶1.36∶1.50和1∶1.34∶1.60;腹板加劲墙柱的主要失稳模式为畸变屈曲;与相同条件下无孔立柱组合墙体相比,腹板加劲有孔立柱组合墙体承载力下降约12.0%,非加劲墙体承载力下降1.6%。基于单根轴压构件的直接强度法开展了考虑墙板约束作用的组合墙体(有孔和无孔)轴压承载力计算方法研究,计算值与试验值的对比分析表明：以现有直接强度法为基础提出的墙体承载力计算方法对腹板非加劲立柱组合墙体的承载力预测较为准确,对腹板加劲立柱组合墙体承载力的预测偏不安全;考虑局部与畸变相关屈曲作用提出的承载力计算方法对腹板加劲立柱组合墙体承载力的预测值与试验值吻合良好。     

填充石膏基复合材料的冷弯型钢组合墙体轴压性能试验研究

为研究填充石膏基复合材料冷弯型钢组合墙体的轴压性能,对2片无填料墙体和5片带填料的冷弯型钢组合墙体足尺试件进行轴向加载试验。研究填充材料对于冷弯型钢组合墙体的破坏模式、轴力-位移曲线、轴力-应变曲线、轴压刚度和轴压承载力的影响。试验结果表明:无填料墙体试件的破坏模式为立柱局部屈曲,并最终在立柱端部发生压溃破坏;有填料墙体试件则表现为截面强度破坏;较无填料墙体试件,有填料墙体试件的轴压承载力提高了1.88~2.99倍;当填充墙体试件的轴压荷载达到峰值时,被填料包裹的冷弯型钢立柱接近或达到屈服状态;随着填充材料强度和密度的提高,墙体试件的轴压承载力逐步提高。     

钢丝网钢筋混凝土圆柱轴压性能试验研究

钢丝网钢筋混凝土构件是在普通的钢丝网混凝土柱的箍筋外侧绑扎钢丝网整体浇筑的新型构件。为研究其轴压性能,通过钢丝网层数、钢丝网材料、钢丝网的规格、混凝土强度制作24根混凝土柱进行轴压试验。研究结果表明:钢丝网钢筋混凝土圆柱的极限承载力和延性比普通的钢筋混凝土柱有了大幅度提高;钢丝网的直径越小、网格越密、钢丝网的配筋越分散,极限承载和延性有较明显增大;不锈钢钢丝网钢筋混凝土圆柱的轴压性能要优于镀锌钢丝网钢筋混凝土圆柱。本文给出了钢丝网钢筋混凝土柱的极限承载力计算公式。     

圆钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算EI北大核心CSCD

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压性能,对11个组合柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、钢管径厚比、截面型钢配钢率和长细比等4个设计参数,观察了试件的受力全过程以及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线;重点分析了设计参数对组合柱轴压性能的影响。研究结果表明：组合柱主要破坏特征为型钢屈服后钢管表面发生外鼓变形破坏,核心再生混凝土主要发生剪切破坏和压溃破坏;组合柱轴压承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但试件仍表现出良好的变形能力;减小圆钢管径厚比和增大型钢配钢率均可提高试件的轴压承载力和变形能力;长细比的增大降低了组合柱的轴压承载力;此外,组合柱的横向变形系数约为1.2。在此基础上,基于极限分析法和试验数据,提出了适用于圆钢管型钢混凝土组合柱的轴压承载力计算式,计算值与试验值吻合良好。     

冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能有限元分析

建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型,利用ANSYS有限元程序分析了长细比、螺钉连接间距、截面板件最大宽厚比对冷弯薄壁型钢开口三肢拼合立柱轴压性能的影响。结果表明:立柱长细比对A、B两类截面拼合立柱轴压承载力和轴压性能有很大影响,随着立柱长细比的增大,立柱轴压极限承载力逐渐降低;当螺钉连接间距为450、300、150mm时,A、B两类截面拼合立柱轴压极限承载力和刚度变化均不大;由于基本构件板材厚度不同引起截面板件最大宽厚比的不同,对A、B两类截面3种长度的拼合立柱的承载力和刚度影响很大;对于A、B两类截面立柱,当立柱长度和截面厚度相同时,基本构件腹板高度由89mm增加到140mm,拼合截面轴压立柱轴压极限承载力变化不大。     

冷弯型钢双肢组合截面长柱轴压性能分析

使用ANSYS软件程序对冷弯薄壁型钢开口双肢组合截面立柱的轴压性能进行了分析,得出了在轴向压力作用之下,开口双肢组合截面立柱长柱的破坏模式和极限承载力,以期为类似结构的性能分析提供参考。     

轴压复合节能轻质墙板承载力计算方法

针对轻钢结构低层住宅体系缺少自主知识产权,不利于该结构体系在我国推广,开发研究出一种新型复合节能轻质墙板.并以轴压荷载作用下的复合节能轻质墙板试验结果为基础,探讨墙板的受力特点及简化计算模型.通过对两种不同施工方法下的墙板破坏模式进行分析,提出与之相对应的墙板轴压承载力计算公式.研究结果表明墙板中薄面板与薄壁型钢能够有效组成组合结构共同承受荷载,而自攻螺钉间距对墙板竖向轴心承载力影响很小.本文提出的计算公式与试验结果比较吻合良好.     

高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件试验研究及承载力分析

对63根屈服强度550MPa高强冷弯薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件进行试验研究,分析了构件的屈曲模式和极限承载力,并将参考AISI规范、澳洲规范和北美规范及我国现行行业标准《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（报批稿）计算的构件承载力与试验结果进行分析比较。在此基础上,对高强超薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件的承载力合理计算模式进行研究。结果表明：高强超薄壁型钢卷边槽形截面轴压构件在宽厚比较大时会出现畸变屈曲模式;采用等效板件方法计算加劲板件有效宽度后,我国《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》（报批稿）适用于屈曲强度550MPa、厚度小于2.00mm的冷弯薄壁型钢卷边槽形截面构件承载力计算。     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能（英文）

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板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,结果表明:随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》(JGJ 227—2011)和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。     

夹芯墙板覆面冷弯薄壁型钢承重复合墙体受剪试验

为满足多层冷弯薄壁型钢房屋建筑的抗震及防火要求,同时兼顾施工便捷性,提出了夹心墙板覆面的新型冷弯薄壁型钢复合墙体,并完成了11片足尺模型水平加载试验。试验表明： 1） 复合墙体的受剪破坏主要由墙板周边的螺钉连接失效引起,即螺钉将墙板撕裂或螺钉剪断引起,墙板与自攻螺钉之间的连接力学性能成为影响复合墙体受剪性能的主要因素;增大墙板厚度或者采用玻镁板代替石膏板可提高复合墙体抗剪性能,而龙骨立柱的截面尺寸对复合墙体受剪性能影响不明显; 2） 同侧墙板层数的增加对复合墙体受剪承载力及刚度虽有明显提高,但未达到线性叠加程度;夹心墙板的使用有利于墙体蒙皮效应的发挥,相应的墙体受剪性能优于墙体同侧双层墙板覆面时的受剪性能; 3） 蒸压加气混凝土（ALC）板周边与自攻螺钉的连接区域在较低水平荷载作用下出现板材开裂现象,故不宜采取ALC板参与墙体受力的连接方式。研究给出了新型冷弯薄壁型钢复合墙体的受剪承载力及抗剪刚度设计指标,供工程设计参考。     

残余应力对冷弯厚壁方矩管轴压承载力的影响

根据已有残余应力分布模型对冷弯厚壁型钢典型截面进行了理论分析,得到残余应力对冷弯厚壁型钢轴压构件承载力的影响规律。在理论分析的基础上对不同厚度、不同宽厚比的Q235、Q345冷弯厚壁型钢进行有限元分析,得到不同长细比的各构件在考虑和不考虑残余应力两种情况下的轴压承载力,并研究残余应力对冷弯厚壁型钢长柱轴压承载力的影响。结果表明:残余应力对冷弯厚壁型钢轴压承载力的影响在长细比为90时达到最大,且对Q235钢的影响比Q345钢的影响略小。根据有限元分析结果提出了冷弯厚壁型钢轴压构件受残余应力影响程度的计算公式。结果表明:计算公式具有较高的精度。     

不同轴压比对型钢混凝土压弯柱承载力影响的ANSYS分析

通过有限元分析在不同轴压比的情况下对型钢混凝土柱受弯承载力的影响,得到了不同轴压比下型钢混凝土的极限受弯承载力,以及曲率,并且探讨了在轴压比不断增大的情况下,极限受弯承载力的变化和曲率的变化情况。计算结果表明,在轴压比较大时承载力没有降低,但曲率变化很大。因此,建议在抗震设计时,应建立不同轴压比范围下构件的恢复力模型。     

自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

为了探究自密实微膨胀混凝土填充圆钢管(SMCFCST)约束钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能，设计并制作了8根约束柱和1根无约束RC柱，并对其进行轴压试验。试验参数包括钢管厚度、自密实微膨胀填充混凝土强度、填充混凝土类型和初始轴压力。记录试件破坏模式和加载数据，并绘制相应的荷载-竖向变形曲线和荷载-应变曲线。结果表明：RC柱被SMCFCST约束后，其峰值荷载和延性均显著提高；随着钢管厚度增大，约束柱的峰值荷载显著增大；随着自密实微膨胀填充混凝土强度增大，约束柱的峰值荷载小幅增大；而填充混凝土类型和初始轴压力对约束柱峰值荷载的影响不明显。修改GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》公式，得到SMCFCST约束柱的轴压承载力预测公式。预测值与试验值比值的平均值为0.956,标准差为0.064。     

喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能试验研究

对4个喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体足尺试件进行低周反复加载试验,研究型钢骨架类型和立柱轴压比对墙体抗剪性能的影响,分析试件的受力过程和破坏模式,对试件的承载能力、抗侧刚度、延性、刚度退化以及承载力退化等力学特征进行研究;并对喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪承载力设计值的确定进行初步探讨。研究结果表明:墙体的主要破坏模式为边立柱底部的局部受压屈曲和型钢骨架与两侧轻质砂浆之间的滑移失效;斜撑对墙体的抗侧刚度影响较小,对斜撑节点进行加强可以提高墙体的抗剪承载力;增加立柱轴压比将提高墙体的抗侧刚度,但承载能力和延性有所降低。采用"等安全系数"原则,基于试验数据初步确定喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢组合墙体在多遇水平地震作用下的抗剪承载力设计值。     

短肢钢管束组合墙受力性能参数影响分析

短肢钢管束组合墙由U型钢及混凝土组成,肢长较短,介于钢管束组合柱与剪力墙之间。对此种新型短肢钢管束组合墙受力性能进行研究,建立了短肢钢管束组合墙的有限元模型,将结果与短肢钢管束组合墙在反复荷载作用下试验所得的结果进行比较,验证了该模型的准确性。在此基础上,通过改变构件的钢板厚度、混凝土强度、钢板强度、轴压比、剪跨比、U型钢尺寸(加劲肋板数)参数,进行有限元模拟。分析结果表明:短肢钢管束组合墙荷载-位移滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;钢板厚度、剪跨比对构件承载力影响很大,混凝土强度、钢板强度、轴压比对构件承载力有一定影响;短肢钢管束组合墙延性受混凝土强度、钢材强度、轴压比的影响,在轴压比增大到0.5以上时短肢组合墙延性显著降低。     

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。     

轻钢泡沫混凝土组合墙体轴压性能研究

为获得轻钢轻质混凝土组合墙轴压性能,以试验模型为基础,采用ABAQUS软件建立墙体有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,二者吻合较好。在此基础上,分析了含钢率、轻质混凝土强度对轻钢轻质混凝土组合墙轴压承载力的影响。结果表明随着含钢率的提高,其峰值荷载也随之提高,含钢率对组合墙体的轴压承载力及刚度有重要作用。随着泡沫混凝土强度的提高,组合墙体的刚度及轴压承载力显著提高,但延性系数有所降低。