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2016年  第31卷  第2期

科研开发
Q690GJ高强度钢材单调和循环加载试验研究
陆建锋, 徐明, 王飞, 舒赣平, 刘毅, 陈水荣
2016, 31(2): 1-5. doi: 10.13206/j.gjg.201602001
摘要:
钢材在循环荷载下将出现包辛格效应、循环硬化及循环软化现象,这使得钢材在循环和单调荷载下的本构关系有所区别。通过对国产Q690GJ高强度结构钢材进行单调和循环加载试验研究,并从单调和循环加载性能、循环加载现象等方面分析其力学性能差异。结果表明,Q690GJ钢材在循环荷载下的滞回性能良好,由于循环硬化作用使得钢材强度提高的幅度很小,循环软化较早出现,同时试件在循环荷载下由于塑性损伤累积,与单调加载相比延性变差。基于Ramberg-Osgood模型,可以较好地拟合Q690GJ高强度钢材在循环荷载下的应力-应变骨架曲线。
高性能钢材在钢框架-中心支撑体系中的应用
何文涛, 张秀斌, 齐玉龙, 卞晓芳, 刘鹏, 李晓润
2016, 31(2): 6-9. doi: 10.13206/j.gjg.201602002
摘要:
基于某实际工程案例,建立分别采用普通钢材和高性能钢材情况下的结构模型进行设计计算,对其自振周期、侧移、用钢量进行对比分析,对高性能钢材在钢框架-中心支撑结构体系设计中的应用进行探讨。提出建议:在保证侧移要求的情况下高性能钢材应优先用于柱。
Q550高强钢焊接箱形截面轴压构件局部稳定和相关稳定试验研究
舒赣平, 石志响, 李宗京, 周超, 刘毅, 邱林波
2016, 31(2): 10-17. doi: 10.13206/j.gjg.201602003
摘要:
针对Q550高强钢焊接箱形截面构件的局部稳定和相关稳定性能,对12个局部稳定试件和10个相关稳定试件进行轴压试验,对试件的初始几何缺陷和焊接残余应力分布进行测量。结合已有研究成果,提出一种焊接箱形截面残余应力分布模型,试验结果初步揭示了Q550高强钢焊接箱形截面轴压构件局部稳定和相关稳定的性能。
Q550GJC焊接H形钢柱截面宽厚比限值分析
雷轶群, 陈水荣
2016, 31(2): 18-23. doi: 10.13206/j.gjg.201602004
摘要:
为研究屈服强度为550 MPa及以上的钢构件的局部屈曲,考虑到构件局部屈曲与其截面的板件宽厚比有密切联系,借助ANSYS有限元分析软件,对Q550GJC高强度焊接H形钢柱截面板件在地震作用下的宽厚比限值进行分析。通过考虑构件的材料非线性、几何非线性、初始几何缺陷和焊接残余应力等影响,对钢柱进行压弯滞回计算,得到构件的骨架曲线,并从中计算出构件的延性系数。结果表明:得到的Q550GJC焊接H形钢柱截面板件在地震作用下的宽厚比限值符合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的规定。
圆截面Q460高强钢SRC柱轴心受压力学性能研究
杨怡亭, 侯兆新, 李国强, 龚超, 陈素文, 邱林波, 郑云
2016, 31(2): 24-31. doi: 10.13206/j.gjg.201602005
摘要:
为研究圆截面Q460高强钢-混凝土组合柱(SRC柱)在轴心受压作用下的承载力性能以及现有理论计算方法的适用性,对2根实际工程构件缩尺模型进行轴心加载试验,研究SRC柱的破坏方式、裂缝发展及承载力,并通过有限元分析研究了SRC柱加载过程中混凝土部分和钢骨部分的应力变化。对型钢屈服强度、翼缘厚度、腹板厚度以及箍筋间距的变化对SRC柱承载力影响进行有限元参数分析。结果表明:内置钢骨能够有效分担轴力,同时提高组合柱的承载力和延性。对中、欧、美规范理论计算的承载力的比较结果表明,由于未考虑箍筋对混凝土的约束作用,理论值相比有限元结果偏小。根据GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》对混凝土强度增大系数的规定,将其计算方法与JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中方法结合来计算轴压承载力,计算值误差控制在10%以内,更适用于高性能钢和高含钢量SRC柱轴心受压设计。
装配式钢板剪力墙与钢梁连接的试验研究
李帼昌, 张雪, 杨志坚
2016, 31(2): 32-37. doi: 10.13206/j.gjg.201602006
摘要:
双鱼尾板连接件是一种新型装配式钢板剪力墙与钢框架梁的连接形式。对这种新型连接形式和传统的单鱼尾板连接件进行单调荷载和往复荷载作用下的试验研究,研究两种连接件的承载能力、刚度、延性和耗能能力,为装配式钢板剪力墙的抗震设计和工程应用提供参考。试验结果表明,双鱼尾板连接件连接构造合理、传力可靠、具有更高的刚度和承载力,能为钢板剪力墙提供更强的约束作用,其延性和耗能能力均优于单鱼尾板连接件。
新型带预折痕钢板剪力墙滞回性能分析
陆金钰, 谯旭东, 陈水荣, 舒赣平, 邱林波, 廖杰
2016, 31(2): 38-42. doi: 10.13206/j.gjg.201602007
摘要:
平板式薄钢板剪力墙在侧向荷载作用下容易发生平面外屈曲,延性较差。借鉴折纸原理,提出一种新型带预折痕的钢板剪力墙,钢板由若干带折痕的子单元组成。针对子单元的几何尺寸及放置角度等参数,详细分析其对钢板剪力墙延性及滞回性能的影响。结果表明:相对于平板式钢板剪力墙,带预折痕钢板剪力墙具有较好的延性。在低周往复荷载作用下,子单元0°放置试件的滞回曲线尤为饱满。带预折痕钢板剪力墙的塑性带均沿其子单元折痕处开展,可吸收大量能量,充分发挥出钢材进入塑性耗能的特点。
轻钢龙骨外墙与钢框架连接在低周往复荷载下的试验研究
张海霞, 刘鹤, 李帼昌, 吴先成
2016, 31(2): 43-46. doi: 10.13206/j.gjg.201602008
摘要:
为进一步推动装配式钢结构建筑在土木工程领域的发展应用,提出一种轻钢龙骨复合外墙与钢框架连接的新型连接形式,并对连接部位进行低周往复荷载作用下的受力性能研究,分析其破坏模式,探讨滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力、刚度退化和强度退化等抗震性能指标。研究表明:试件连接部位的龙骨板材屈服,而连接部位未发生破坏,试件破坏主要以龙骨板材与钢管支架发生焊接撕裂破坏为主。试件滞回曲线有"捏拢"现象,但其延性系数为3.0~4.0,能量耗散系数为1.0~2.0,说明此连接结构具有较好的延性性能。
ALC外墙板与钢框架连接节点的抗震性能分析
隋伟宁, 白利婷, 王占飞, 李帼昌
2016, 31(2): 47-52. doi: 10.13206/j.gjg.201602009
摘要:
采用ABAQUS有限元分析软件,对12个蒸压加气混凝土(ALC)外墙板与钢框架新型连接节点模型进行非线性数值分析,得到板厚t、长圆孔两个方向孔径比b/a参数对新型连接节点的抗震性能与刚度的影响。结果表明:随着孔径比的增大,节点承载力略有减小,滞回曲线饱满程度变化不明显,"捏缩"现象变化不明显,刚度退化程度略有增加,各构件的应力分布值增大;随着板厚增加,节点承载力增大,滞回曲线更加饱满,"捏缩"现象变化更加明显,刚度退化程度减弱,各构件的应力分布值增大。参数b/a对提高新型连接节点的抗震性能影响不明显;板厚t对提高新型连接节点的抗震性能影响显著。
新型连接下轻钢龙骨内墙平面外受力性能的有限元分析
张海霞, 李帼昌, 杨萍
2016, 31(2): 53-58. doi: 10.13206/j.gjg.201602010
摘要:
为了实现轻钢龙骨内墙与主体钢框架梁的连接既能满足受力性能和物理性能的要求,又能体现预制装配式结构的特点,设计了轻钢龙骨内墙与主体钢梁连接、与地面连接新形式,并利用有限元软件对新型连接下的轻钢龙骨内墙平面外的受力性能进行模拟,分析其承载力、变形和应力变化情况。研究表明,新型连接下墙体的承载力满足CECS 261∶2009《钢结构住宅设计规范》规定,且能满足多遇地震下框架结构的弹性层间位移限值和罕遇地震下框架结构的弹塑性层间位移限值。
外包发泡混凝土帽钢龙骨组合立柱轴压承载力试验及分析
王小平, 李志强, 李澍
2016, 31(2): 59-63. doi: 10.13206/j.gjg.201602011
摘要:
以立柱为帽形截面的轻钢龙骨(简称帽钢龙骨)和发泡混凝土共同构成的组合墙体为对象,研究组合墙体中由帽钢立柱和发泡混凝土共同构成的18个组合立柱的轴压承载能力。研究表明:组合立柱的轴压荷载-位移关系曲线包括明显的弹性和下降破坏两个阶段,其中弹性阶段基本为一条直线,且水平位移较小,说明发泡混凝土的包裹对组合立柱的水平位移有明显的束缚作用;外包发泡混凝土组合立柱的轴压承载力是单纯帽钢立柱的2~3倍;由于组合立柱两端帽钢的外露,当帽钢截面的厚度较小时,外露帽钢首先发生局部失稳,发泡混凝土的强度大小对组合立柱的轴压承载力几乎没有影响;而当帽钢厚度足够大时,随着外包发泡混凝土的强度增加,组合立柱的轴压承载力也随之增大,其破坏形式为发泡混凝土被压碎。
架空地板横梁受力性能有限元分析
王春刚, 李志强, 李帼昌, 王大川
2016, 31(2): 64-68. doi: 10.13206/j.gjg.201602012
摘要:
建筑装修一体化技术的普及,使得能够满足自由布线,接线等要求的架空地板得到了广泛的应用。在满足架空地板使用功能的前提下,研发一种新型的架空地板冷弯帽形钢横梁截面,有效增大了建筑室内的使用高度。采用有限元软件ABAQUS对方钢横梁和不同截面的冷弯帽形钢横梁进行受力性能研究。研究表明,新型横梁极限承载力和抗弯刚度与壁厚和翼缘宽度有关,壁厚对极限承载力和抗弯刚度的影响更为显著。冷弯帽形钢横梁在能够满足正常使用要求的同时,增加了地板上方的使用高度,可以取代方钢横梁。
轻钢龙骨吊顶挠度试验研究
张壮南, 白景帅, 李帼昌, 谭振东
2016, 31(2): 69-71. doi: 10.13206/j.gjg.201602013
摘要:
轻钢龙骨质轻、高强、施工简便,因而广泛应用于实际工程中。为给轻钢龙骨吊顶挠度限值的研究提供一定的试验依据,对轻钢龙骨吊顶的挠度进行试验研究。共设计7个试件,主、副龙骨选用U38、C50两种截面形式,以主、副龙骨的跨度为主要变化参数,分析不同跨度下龙骨的破坏特征、荷载-挠度曲线。试验结果与理论值吻合较好;跨度大于1 200 mm的情况下,主龙骨容易发生弯扭失稳,副龙骨不发生失稳,实际工程中应使龙骨跨度不大于1 200 mm。
工程设计
装配式钢结构建筑的深化设计探讨
曹杨, 陈沸镔, 龙也
2016, 31(2): 72-76. doi: 10.13206/j.gjg.201602014
摘要:
探索装配式钢结构深化设计的应用。首先,对装配式钢结构建筑的特点进行简述,阐明装配式钢结构建筑的实用性。其次,结合工程实际,对装配式钢结构深化设计中的建筑设计、结构设计、机电设备设计、管线综合设计等方面的特性和要点进行详细的论述。
整体卫浴与主体结构连接的结构方案及标准化
张壮南, 陆东雷, 李帼昌, 赵凤凯
2016, 31(2): 77-80. doi: 10.13206/j.gjg.201602015
摘要:
整体卫浴是一种高度集成的新型工业化生产加工的卫浴间产品。根据常见的整体卫浴尺寸设计与主体结构相连接的角钢框架,提出整体卫浴与主体结构连接的两种结构方案:整体卫浴与柱的螺栓连接和整体卫浴与次梁的螺栓连接,并根据构造要求、结构的受力特点、力学性能、考虑地震作用对结构的影响给出了具体的连接形式和连接尺寸,以期新方案可以推进标准化内装,进而促进钢结构住宅的发展。
冲压件与自攻螺钉连接的薄壁管桁架工程实践及研究
王小平, 周强
2016, 31(2): 81-88. doi: 10.13206/j.gjg.201602016
摘要:
普通方(矩)形管桁架由方(矩)形管之间直接焊接或通过节点板焊接而成,具有强度高、刚度大、构造简单、用料经济等优点,适用于大中型跨度的厂房或公用建筑。由于焊缝质量难以得到保证,镀锌层容易遭到破坏,因而传统的焊接方法并不适合于厚度较薄(0.6~3.0 mm)的热镀锌薄壁方(矩)形管桁架。由通过总结普通方(矩)形管桁架研究成果,提出一种针对热镀锌冷弯薄壁方(矩)形管的管桁架。该桁架热镀锌冷弯方(矩)形管和设置在钢管两侧的标准冲压件通过自攻螺钉连接而成,具有用钢量少、生产方便、耐腐蚀、综合造价低等优势,适用于跨度不大于30 m的厂房及公共建筑等。介绍热镀锌冷弯薄壁方(矩)形管桁架的做法及工程实践,总结近年来有关这种冷弯薄壁管桁架的研究进展,以期对工程设计和应用提供参考,也为今后进一步研究积累资料。
架空地板系统的标准化研究
王春刚, 郑义霖, 李帼昌, 王大川
2016, 31(2): 89-92. doi: 10.13206/j.gjg.201602017
摘要:
随着办公自动化设备及各种智能化建筑设备的普及,架空地板系统作为钢结构装修一体化的重要组成部分,具有施工简便、易于检修等特点,在办公类建筑中应用广泛。然而,在模数化和标准化方面,相关研究还不够全面。以方钢横梁为基础,介绍了新型帽型钢横梁,并给出了采用传统方钢和新型帽型钢两种横梁的架空地板模数化建议和施工技术要点,对其标准化设计具有一定的借鉴意义。
施工技术
钢框架核心筒结构的施工仿真分析
刘强, 王乾坤, 李培鹏
2016, 31(2): 93-96. doi: 10.13206/j.gjg.201602018
摘要:
随着工程技术的进步、经济的发展以及从提高土地利用率的角度出发,建筑结构朝着大型化、现代化、复杂化、超高层方向发展,而在施工过程中所处的环境又极为复杂,荷载作用对结构的影响更加显著,因此结构受到的损伤和破坏的危险性概率也随之提高。以某写字楼为背景,利用ANSYS有限元软件建模模拟结构的施工过程,分析结构位移及应力,找出结构的薄弱部位,在施工时适当予以加强,并据此制定监测方案,保证结构在施工过程中的安全性。
预制装配式外墙板与叠合楼板施工工艺研究
尹兰宁, 吴汉柱, 王星
2016, 31(2): 97-100. doi: 10.13206/j.gjg.201602019
摘要:
以南通斯福瑞项目为依托,简述预制装配式外墙板和叠合楼板在施工中的应用,并结合墙板与叠合楼板的性能特点,就其现场安装及与主体结构连接等方面的施工工艺进行分析和研究,说明预制装配式钢结构建筑所具有的优越性。
钢结构住宅连接位置接缝处理方法研究
曹杨, 孙千伟
2016, 31(2): 101-104. doi: 10.13206/j.gjg.201602020
摘要:
从现有钢结构住宅接缝处理常见问题出发,综合考虑住宅系统中围护墙板与主体结构、围护墙板之间、墙板与楼板、门窗洞口及特殊部位等的连接及接缝处理方法,系统总结钢结构住宅体系接缝处理构造方法,为装配式钢结构住宅系统设计人员和施工人员提供参考。
基于灰色关联聚类的钢结构住宅施工与安装技术评价体系
张海霞, 孟凡文, 李帼昌
2016, 31(2): 105-108. doi: 10.13206/j.gjg.201602021
摘要:
结合我国现有的建筑评价标准和相关的技术评价体系,利用文献梳理和调查研究等方法初步确定了包括技术性指标、经济性指标、绿色可持续性指标的钢结构住宅施工与安装技术评价的指标体系;运用灰色关联聚类的评价方法对指标进行筛选,最终构建钢结构住宅施工与安装技术评价体系,为钢结构住宅施工技术的评价提供参考。
钢结构建筑工业化建造施工与安装技术评价体系研究
张海霞, 李帼昌, 张德冰
2016, 31(2): 109-113. doi: 10.13206/j.gjg.201602022
摘要:
结合钢结构建筑在我国的发展趋势,分析钢结构建筑施工技术对建筑各个方面的影响;考虑工业化施工与传统施工的不同之处以及钢结构及其工业化建造的特点,将评价体系分为技术性能、经济性、绿色可持续性、产业政策效应4个准则层,建立相应的指标层,利用层次分析法通过调查问卷形式确定各个指标的权重系数;利用模糊评价原理建立指标层评分方法,形成针对钢结构建筑工业化建造施工与安装技术的评价体系。
防火与防腐
几种钢结构材料的耐久性研究
刘昕, 江社明, 佟方, 张启富
2016, 31(2): 114-116. doi: 10.13206/j.gjg.201602023
摘要:
通过中性盐雾试验检测Q235、耐候钢、镀锌钢、镀铝锌硅钢、镀锌铝镁钢的耐蚀性,利用扫描电镜及能谱仪观察和分析腐蚀前后表面形貌及成分。结果表明,海洋性环境镀锌层耐蚀性是裸钢的3~5倍,镀铝锌和镀锌铝镁耐蚀性是镀锌层的6倍以上。建议在耐蚀性要求较高或使用寿命要求较长时选择镀铝锌钢或镀锌铝镁钢。
高性能建筑用钢的大气环境腐蚀试验研究
李远鹏, 张杰, 刘昕, 江社明, 张启富
2016, 31(2): 117-119. doi: 10.13206/j.gjg.201602024
摘要:
对建筑用钢中典型的Q235、Q345、耐候钢(09Cu PCr Ni)以及建筑用镀层板镀锌板、镀铝锌板、镀锌铝镁板进行环境腐蚀试验。选取代表我国大气环境的北京、沈阳、青岛、万宁、江津、格尔木等6个城市或地区对上述钢材进行大气暴晒试验。持续4年的大气暴晒,获得了一批材料的环境腐蚀数据,可为钢结构建筑选材和寿命评估提供基础资料。
BIM技术与应用
适用于工业化钢结构的4D BIM虚拟建造方法研究
周慧恩, 王乾坤, 梅婷婷
2016, 31(2): 120-125. doi: 10.13206/j.gjg.201602025
摘要:
钢结构是未来中国建筑发展的趋势,BIM的应用是推动钢结构工业化发展的必然选择。结合工业化钢结构BIM应用的特点建立BIM部品库,并在Microsoft Visual Studio 2010环境下对BIM软件进行二次开发以提高节点的布置效率,达到快速、高效建立BIM模型的目的。通过武汉市某钢结构项目运用4D BIM技术进行建筑施工过程三维可视化仿真分析,并对钢结构重点部位可施工性进行分析,达到施工方案优化的目的。