新型超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)抗震性能研究

壁厚2.0mm以下新型超薄壁冷彎型鋼具有易成型、節(jié)材、連接方便、易防腐、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛應(yīng)用到低多層鋼結(jié)構(gòu)住宅等建筑中，但由于其相對(duì)高強(qiáng)、低延性、結(jié)構(gòu)體系多采用傳力復(fù)雜的龍骨式復(fù)合墻體體系等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)眾多有抗震設(shè)防要求地區(qū)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用時(shí)其結(jié)構(gòu)抗震性能常常受到質(zhì)疑。本項(xiàng)目將針對(duì)這類(lèi)新型超薄壁冷彎型鋼住宅結(jié)構(gòu)體系抗震性能的若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對(duì)典型構(gòu)件、連接和龍骨式復(fù)合墻體的抗震滯回性能，以及整體抗震性能進(jìn)行系統(tǒng)深入研究，并結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有規(guī)范體系，提出此類(lèi)體系結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估數(shù)值模擬方法和抗震設(shè)計(jì)的實(shí)用方法。研究成果將為新型超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提供較系統(tǒng)的理論依據(jù)和試驗(yàn)研究基礎(chǔ)，推進(jìn)其在國(guó)內(nèi)低、多層房屋建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。項(xiàng)目研究具有重要理論意義和工程實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用前景非常廣闊。

本項(xiàng)目研究了中空夾層薄壁鋼管混凝土構(gòu)件和復(fù)式薄壁鋼管混凝土構(gòu)件在單調(diào)加載下的力學(xué)性能。同時(shí)還進(jìn)行了中空夾層薄壁鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的滯回性能研究。具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： (1)分別以徑厚比、徑寬比、長(zhǎng)細(xì)比、偏心距等為主要變化參數(shù)，較系統(tǒng)地進(jìn)行了一系列軸壓、純彎和壓彎試驗(yàn)。 (2)用ABAQUS有限元軟件建模方法對(duì)軸壓、純彎和壓彎構(gòu)件進(jìn)行受力全過(guò)程模擬，模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 (3)運(yùn)用該模型對(duì)軸壓、純彎和壓彎構(gòu)件受力全過(guò)程中各部分的荷載-變形關(guān)系曲線、應(yīng)力分布、鋼管約束力和破壞模態(tài)進(jìn)行機(jī)理分析。 (4)運(yùn)用該有限元模型對(duì)構(gòu)件的荷載-變形曲線和N-M相關(guān)曲線進(jìn)行參數(shù)分析，主要包括如下參數(shù)：截面含鋼率、徑寬比、材料強(qiáng)度、長(zhǎng)細(xì)比及偏心率。 (5)在以上機(jī)理分析和參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，提出了中空夾層薄壁鋼管混凝土構(gòu)件和復(fù)式薄壁鋼管混凝土構(gòu)件的軸壓、純彎和壓彎構(gòu)件承載力的實(shí)用計(jì)算方法。 (6)共對(duì)9根壓彎構(gòu)件進(jìn)行滯回試驗(yàn)，其中包括6根薄壁中空夾層鋼管混凝土構(gòu)件和3根普通薄壁鋼管混凝土構(gòu)件。研究表明：試件破壞表現(xiàn)為鋼管局部屈曲、混凝土壓碎和鋼管開(kāi)裂；隨著軸壓比的增大，試件延性、耗能能力隨著減??；中空夾層薄壁鋼管混凝土構(gòu)件的耗能能力明顯高于普通薄壁鋼管混凝土構(gòu)件。 (7)利用ABAQUS有限元軟件建模法對(duì)中空夾層薄壁鋼管混凝土壓彎構(gòu)件進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較吻合。運(yùn)用該模型對(duì)此類(lèi)構(gòu)件受力全過(guò)程進(jìn)行機(jī)理分析。主要對(duì)各部分縱向應(yīng)力及鋼管與混凝土間的相互作用進(jìn)行分析。鋼管約束力主要集中在角部，因此角部混凝土強(qiáng)度有顯著提高。 (8)運(yùn)用該有限元模型對(duì)中空夾層薄壁鋼管混凝土壓彎構(gòu)件滯回曲線的骨架線進(jìn)行參數(shù)分析。研究發(fā)現(xiàn)：隨著混凝土強(qiáng)度、鋼管強(qiáng)度的增大，構(gòu)件的承載力變大；隨著長(zhǎng)細(xì)比的增大，構(gòu)件承載力減??；隨著軸壓比的增大，構(gòu)件的延性顯著降低。構(gòu)件的承載力隨著徑厚比的增大而減小。 (9)最終在機(jī)理分析和參數(shù)分析基礎(chǔ)上，提出了中空夾層薄壁鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的恢復(fù)力模型。 2100433B

《冷彎薄壁型綱混凝土剪力墻抗震性能研究》對(duì)冷彎薄壁型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行了一系列研究，主要工作包括模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析，揭示了新型剪力墻的受力特征、破壞機(jī)理，提出了承載力理論分析模型和恢復(fù)力模型等，為冷彎薄壁型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了可靠依據(jù)。