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冷弯型钢-秸秆草砖结构体系抗震性能研究

孙怀拴 曹宝珠 陈志华 刘佳迪

孙怀拴, 曹宝珠, 陈志华, 刘佳迪. 冷弯型钢-秸秆草砖结构体系抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(9): 9-18. doi: 10.13206/j.gjgS23040402
引用本文: 孙怀拴, 曹宝珠, 陈志华, 刘佳迪. 冷弯型钢-秸秆草砖结构体系抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(9): 9-18. doi: 10.13206/j.gjgS23040402
Huaishuan Sun, Baozhu Cao, Zhihua Chen, Jiadi Liu. Study on Seismic Performance of Cold-Formed Steel-Straw Bale Structure System[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(9): 9-18. doi: 10.13206/j.gjgS23040402
Citation: Huaishuan Sun, Baozhu Cao, Zhihua Chen, Jiadi Liu. Study on Seismic Performance of Cold-Formed Steel-Straw Bale Structure System[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(9): 9-18. doi: 10.13206/j.gjgS23040402

冷弯型钢-秸秆草砖结构体系抗震性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS23040402
基金项目: 

国家重点研发计划(2019YFD1101003)

海南省重大科技计划(ZDKJ201803)

详细信息
    作者简介:

    孙怀拴,男,1986年出生,博士研究生,高级工程师,hssun@tju.edu.cn

    通讯作者:

    曹宝珠,男,1970年出生,博士,教授,caobaozhu@vip.163.com。

Study on Seismic Performance of Cold-Formed Steel-Straw Bale Structure System

  • 摘要: 冷弯型钢结构体系具有构件轻量化、全装配施工(施工现场无需大型机械)、连接快捷简便、安全可靠的特点,适合乡村低多层建筑的建造。秸秆建筑是高能效的建筑型式,可以为居住者营造贴近自然、舒适的室内环境,同时具有节能减排的良好效果,当建筑物被废弃时,秸秆也可以被生物降解。由于秸秆储量丰富,具有固碳能力,逐渐成为受到关注的绿色建筑材料。传统冷弯型钢结构体系中,平台式层间连接的构造复杂,连接强度和刚度较弱,易于破坏;侧挂式层间连接时,墙架柱承受楼层梁传来的附加弯矩而易于局部屈曲。矿物棉、泡沫聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯等围护材料生产能耗高,费用高,难于广泛用于乡村建筑。为此,将冷弯型钢结构体系与秸秆建筑相结合,并对平台式冷弯型钢结构体系进行改进,提出平台式-贯通式冷弯型钢-秸秆草砖结构体系,该体系符合绿色建筑和低能耗的建筑需求,在农村地区具有独特的优势和较大的发展空间。为考察该体系在地震作用下的抗震性能,以实际工程为背景,分别建立平台式冷弯型钢结构、平台式-贯通式冷弯型钢结构、平台式-贯通式冷弯型钢-秸秆草砖结构有限元模型,得到三者的自振频率,并分别对3种结构进行地震动的非线性时程分析,对比分析了3种结构在不同地震作用下的地震反应,包括加速度响应、位移响应、底部剪力-顶部位移曲线等。由实际工程的建造过程可以看出,相较于平台式冷弯型钢结构,平台式-贯通式冷弯型钢结构构件数量少,节点构造简单,安装方便,整体性好,适合在农村地区应用;平台式-贯通式结构的前三阶自振频率均大于平台式冷弯型钢结构,在最不利地震动荷载工况下,其峰值基底剪力、峰值屋面位移、峰值层间位移均小于平台式冷弯型钢结构,结构的最大层间位移角满足JGJ 227—2011《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》和GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的限值要求,表明平台式-贯通式冷弯型钢结构的整体刚度和抗震性能均优于平台式冷弯型钢结构;考虑秸秆墙体的影响后,平台式-贯通式冷弯型钢结构的峰值基底剪力减少约12.5%,峰值屋面位移减小约30%,表明秸秆墙体黏弹性的力学特性能够减轻冷弯型钢结构的地震响应。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-04
  • 网络出版日期:  2023-10-20

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