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多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋體系 版權(quán)信息
- ISBN：9787030642165
- 條形碼：9787030642165 ; 978-7-03-064216-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋體系 內(nèi)容簡介
本書是超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系房屋結(jié)構(gòu)理論、關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用的研究著作。超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)體系房屋符合國家提出的建筑工業(yè)化要求，工程應(yīng)用逐年增多，其抗震抗風(fēng)機(jī)理是值得關(guān)注的理論問題。本書從結(jié)構(gòu)分散承載、具有明顯空間整體性及多桿件特點(diǎn)出發(fā)，在傳統(tǒng)的抗震設(shè)計方法不再實(shí)用的前提下，系統(tǒng)開展基于多層房屋結(jié)構(gòu)的部件及結(jié)構(gòu)抗震性能、抗風(fēng)性能及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法等研究，包括層間構(gòu)造加強(qiáng)方法、組合墻體-樓板連接抗震、含有樓層連接處的雙層組合墻體抗剪及結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法，解析了結(jié)構(gòu)在地震作用下的傳力機(jī)理，提出抗震設(shè)防對策，并闡釋了風(fēng)致響應(yīng)帶來的問題及解決方法。
多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋體系 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 墻架柱-樓層梁連接研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 組合墻體抗剪性能研究現(xiàn)狀 5
1.2.3 整體結(jié)構(gòu)抗震性能研究現(xiàn)狀 8
1.2.4 整體結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能研究及現(xiàn)狀 12
1.2.5 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)濟(jì)性能 15
1.3 規(guī)范中連接構(gòu)造及結(jié)構(gòu)限值要求 15
1.4 本書主要內(nèi)容 16
參考文獻(xiàn) 18
第2章 超薄壁冷彎型鋼房屋層間加強(qiáng)方法 22
2.1 引言 22
2.2 組合墻體構(gòu)造分析 22
2.3 組合墻體-樓層梁連接方法 23
2.3.1 規(guī)程推薦連接傳力機(jī)理及構(gòu)造規(guī)定 24
2.3.2 角鋼加強(qiáng)型連接 25
2.4 樓層連接處加強(qiáng)方法 26
2.4.1 外墻加強(qiáng)方法 26
2.4.2 加強(qiáng)桁架承載性能分析 27
2.4.3 試驗及有限元對比分析 28
2.4.4 有限元參數(shù)化分析 33
2.4.5 加強(qiáng)桁架承載性能對比 40
2.4.6 內(nèi)墻加強(qiáng)方法 41
2.4.7 內(nèi)墻有限元分析 43
2.5 本章小結(jié) 44
參考文獻(xiàn) 45
第3章 墻架柱-樓層梁及考慮蒙皮后的節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗 46
3.1 引言 46
3.2 試驗?zāi)康?47
3.3 試件和材性 47
3.3.1 試件設(shè)計 47
3.3.2 材料性能 49
3.4 試驗裝置及加載制度 50
3.4.1 試驗裝置 50
3.4.2 加載制度 51
3.4.3 測點(diǎn)布置 52
3.5 試驗現(xiàn)象 53
3.5.1 矩形墻架柱截面系列試件 53
3.5.2 C型墻架柱截面系列試件 54
3.6 試驗結(jié)果 56
3.6.1 C型截面墻架柱荷載-位移(P-Δ)曲線 56
3.6.2 矩形截面墻架柱荷載-位移(P-Δ)曲線 58
3.6.3 主要試驗結(jié)果 60
3.6.4 耗能系數(shù)和延性系數(shù) 62
3.6.5 節(jié)點(diǎn)剛度 63
3.6.6 骨架曲線對比分析 68
3.6.7 應(yīng)變及分析 69
3.7 考慮蒙皮的組合墻體-樓板節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗研究 70
3.7.1 試驗概況 70
3.7.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 73
3.7.3 試驗結(jié)果及分析 75
3.8 墻架柱-樓層梁節(jié)點(diǎn)抗震性能有限元分析 83
3.8.1 有限元分析模型 83
3.8.2 單元選取 83
3.8.3 材料特性 84
3.8.4 建模方式及網(wǎng)格劃分 84
3.8.5 自攻螺釘簡化處理方法 85
3.8.6 接觸處理及邊界條件 85
3.8.7 加載方式及求解設(shè)置 86
3.9 有限元分析模型驗證 86
3.9.1 破壞模式對比 86
3.9.2 滯回曲線對比 87
3.9.3 承載力特征值對比 88
3.10 有限元參數(shù)化分析 88
3.10.1 軸壓比影響 88
3.10.2 角鋼厚度影響分析 89
3.11 本章小結(jié) 90
參考文獻(xiàn) 91
第4章 雙層組合墻體抗剪性能試驗 93
4.1 引言 93
4.2 試驗?zāi)康?94
4.3 試件設(shè)計 95
4.4 試驗裝置及加載制度 98
4.5 測點(diǎn)布置及試件破壞認(rèn)定 100
4.6 邊墻體歐松板系列試件 100
4.6.1 試驗現(xiàn)象及破壞特征 101
4.6.2 滯回曲線 103
4.6.3 骨架曲線 106
4.6.4 試件屈服荷載、破壞荷載的確定 106
4.6.5 耗能及延性性能 107
4.6.6 剛度退化 108
4.6.7 承載力退化曲線 108
4.6.8 加載位移-應(yīng)變曲線 109
4.6.9 試驗小結(jié) 110
4.7 邊墻其他類面板試件 111
4.7.1 試件設(shè)計 111
4.7.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 111
4.7.3 滯回曲線 114
4.7.4 骨架曲線 115
4.7.5 試件屈服及破壞荷載確定 116
4.7.6 耗能及延性 116
4.7.7 剛度退化 116
4.7.8 承載力退化 117
4.7.9 試驗小結(jié) 118
4.8 中間墻體試件 118
4.8.1 試件設(shè)計 119
4.8.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 119
4.8.3 滯回曲線 123
4.8.4 骨架曲線 124
4.8.5 試件屈服、極限、破壞荷載 125
4.8.6 剛度退化 126
4.8.7 承載力退化 126
4.8.8 試驗小結(jié) 127
4.9 本章小結(jié) 128
參考文獻(xiàn) 128
第5章 雙層組合墻體抗剪性能理論 129
5.1 承載力計算及分析 129
5.1.1 自攻螺釘承載力計算 129
5.1.2 抗剪承載力計算及分析 131
5.2 墻體抗側(cè)移剛度理論計算 135
5.2.1 抗側(cè)移剛度確定方法 135
5.2.2 中間墻體抗側(cè)移剛度計算 136
5.2.3 邊墻體抗側(cè)移剛度理論計算 138
5.3 有限元分析 141
5.3.1 有限元分析說明 141
5.3.2 建模方式及網(wǎng)格劃分 141
5.3.3 自攻螺釘簡化及耦合處理 142
5.3.4 接觸處理及邊界條件 143
5.3.5 破壞模式對比 143
5.3.6 承載力特征值對比 144
5.4 有限元參數(shù)化分析 144
5.4.1 軸壓力影響分析 144
5.4.2 面板材料影響分析 145
5.4.3 面板厚度影響分析 145
5.4.4 樓層梁間距影響分析 146
5.5 本章小結(jié) 146
參考文獻(xiàn) 147
第6章 地震作用下多層房屋簡化設(shè)計方法 148
6.1 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析及模型簡化 148
6.1.1 地震反應(yīng)分析方法 148
6.1.2 等代拉桿剛度計算推導(dǎo) 148
6.1.3 多層房屋簡化分析模型的建立 149
6.2 有限元模擬驗證 150
6.3 多層房屋地震反應(yīng)簡化分析 153
6.3.1 地震波的選擇 154
6.3.2 結(jié)構(gòu)自振周期與陣型 155
6.3.3 加速度時程曲線分析 156
6.3.4 有限元分析與底部剪力法計算結(jié)果對比 158
6.3.5 多遇地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 161
6.4 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 162
6.4.1 加速度響應(yīng)及分析 162
6.4.2 層間位移響應(yīng)及分析 163
6.5 結(jié)構(gòu)基于損傷的抗震設(shè)計方法研究 164
6.5.1 振動臺損傷參數(shù) 165
6.5.2 墻體抗剪損傷參數(shù) 166
6.5.3 雙層墻體損傷參數(shù) 166
6.5.4 組合墻體-樓板節(jié)點(diǎn)損傷情況 167
6.5.5 多層房屋損傷狀態(tài)判據(jù)確定 167
6.5.6 多層房屋損傷評定方法 168
6.6 本章小結(jié) 170
參考文獻(xiàn) 171
第7章 多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋風(fēng)致響應(yīng)分析 173
7.1 引言 173
7.2 模型設(shè)計與制作 173
7.2.1 原型結(jié)構(gòu) 173
7.2.2 模型設(shè)計 174
7.2.3 氣彈性模型制作 175
7.2.4 氣彈模型動力特性測試 177
7.3 試驗設(shè)備及測點(diǎn)布置 178
7.3.1 測量系統(tǒng) 178
7.3.2 加速度傳感器 179
7.4 試驗工況 180
7.5 試驗結(jié)果及分析 181
7.5.1 模型位移 181
7.5.2 加速度 185
7.6 有限元模擬 189
7.6.1 有限元模型建立 190
7.6.2 有限元參數(shù)設(shè)置 191
7.6.3 有限元結(jié)果驗證分析 191
7.7 本章小結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 193
第8章 風(fēng)載作用下多層房屋舒適性評價 195
8.1 房屋整體結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)計算 196
8.2 整體房屋風(fēng)致響應(yīng)可行性分析 197
8.3 多層房屋風(fēng)致響應(yīng)參數(shù)化分析 198
8.3.1 不同層數(shù)風(fēng)致響應(yīng)分析 198
8.3.2 不同風(fēng)壓下房屋風(fēng)致響應(yīng)分析 200
8.3.3 房屋區(qū)域修建建議 201
8.4 多層房屋風(fēng)致響應(yīng)減振措施 201
8.4.1 墻梁連接域構(gòu)造加強(qiáng) 201
8.4.2 加跨層斜撐 202
8.5 本章小結(jié) 203
參考文獻(xiàn) 203
第9章 基于清單計價模式的低層房屋經(jīng)濟(jì)性分析 205
9.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)工程案例 205
9.1.1 基本概況 205
9.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 207
9.2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 210
9.2.1 基本參數(shù)設(shè)計 210
9.2.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 210
9.3 磚混結(jié)構(gòu) 214
9.3.1 墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計 215
9.3.2 構(gòu)造措施 215
9.4 工程量清單的編制與比較 215
9.4.1 工程量清單編制依據(jù) 215
9.4.2 工程量計算 216
9.4.3 工程量清單的編制 219
9.4.4 清單工程量對比分析 220
9.5 工程造價的計算與對比分析 224
9.5.1 工程造價計算 224
9.5.2 工程造價對比分析 228
9.6 本章小結(jié) 235
參考文獻(xiàn) 235
第10章 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅房屋應(yīng)用實(shí)例 237
10.1 低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅 237
10.1.1 基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)連接 238
10.1.2 墻體間連接 239
10.1.3 洞口及樓屋處加強(qiáng)方法 239
10.1.4 墻面拉帶節(jié)點(diǎn)連接 241
10.1.5 墻體面板的安裝 242
10.1.6 條形基礎(chǔ) 242
10.1.7 屋面構(gòu)造 244
10.2 結(jié)構(gòu)有限元分析 245
10.2.1 有限元模型 245
10.2.2 結(jié)構(gòu)基本振動信息 248
10.2.3 結(jié)構(gòu)時程響應(yīng)分析 249
10.3 輕鋼底部框架-上部冷彎薄壁型鋼集成房屋混合結(jié)構(gòu)體系 255
10.3.1 研究背景 255
10.3.2 實(shí)施思路 256
10.3.3 裝配工藝過程 256
10.3.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 258
10.4 抗震性能分析 259
10.5 本章小結(jié) 261
參考文獻(xiàn) 262
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 墻架柱-樓層梁連接研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 組合墻體抗剪性能研究現(xiàn)狀 5
1.2.3 整體結(jié)構(gòu)抗震性能研究現(xiàn)狀 8
1.2.4 整體結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能研究及現(xiàn)狀 12
1.2.5 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)濟(jì)性能 15
1.3 規(guī)范中連接構(gòu)造及結(jié)構(gòu)限值要求 15
1.4 本書主要內(nèi)容 16
參考文獻(xiàn) 18
第2章 超薄壁冷彎型鋼房屋層間加強(qiáng)方法 22
2.1 引言 22
2.2 組合墻體構(gòu)造分析 22
2.3 組合墻體-樓層梁連接方法 23
2.3.1 規(guī)程推薦連接傳力機(jī)理及構(gòu)造規(guī)定 24
2.3.2 角鋼加強(qiáng)型連接 25
2.4 樓層連接處加強(qiáng)方法 26
2.4.1 外墻加強(qiáng)方法 26
2.4.2 加強(qiáng)桁架承載性能分析 27
2.4.3 試驗及有限元對比分析 28
2.4.4 有限元參數(shù)化分析 33
2.4.5 加強(qiáng)桁架承載性能對比 40
2.4.6 內(nèi)墻加強(qiáng)方法 41
2.4.7 內(nèi)墻有限元分析 43
2.5 本章小結(jié) 44
參考文獻(xiàn) 45
第3章 墻架柱-樓層梁及考慮蒙皮后的節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗 46
3.1 引言 46
3.2 試驗?zāi)康?47
3.3 試件和材性 47
3.3.1 試件設(shè)計 47
3.3.2 材料性能 49
3.4 試驗裝置及加載制度 50
3.4.1 試驗裝置 50
3.4.2 加載制度 51
3.4.3 測點(diǎn)布置 52
3.5 試驗現(xiàn)象 53
3.5.1 矩形墻架柱截面系列試件 53
3.5.2 C型墻架柱截面系列試件 54
3.6 試驗結(jié)果 56
3.6.1 C型截面墻架柱荷載-位移(P-Δ)曲線 56
3.6.2 矩形截面墻架柱荷載-位移(P-Δ)曲線 58
3.6.3 主要試驗結(jié)果 60
3.6.4 耗能系數(shù)和延性系數(shù) 62
3.6.5 節(jié)點(diǎn)剛度 63
3.6.6 骨架曲線對比分析 68
3.6.7 應(yīng)變及分析 69
3.7 考慮蒙皮的組合墻體-樓板節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗研究 70
3.7.1 試驗概況 70
3.7.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 73
3.7.3 試驗結(jié)果及分析 75
3.8 墻架柱-樓層梁節(jié)點(diǎn)抗震性能有限元分析 83
3.8.1 有限元分析模型 83
3.8.2 單元選取 83
3.8.3 材料特性 84
3.8.4 建模方式及網(wǎng)格劃分 84
3.8.5 自攻螺釘簡化處理方法 85
3.8.6 接觸處理及邊界條件 85
3.8.7 加載方式及求解設(shè)置 86
3.9 有限元分析模型驗證 86
3.9.1 破壞模式對比 86
3.9.2 滯回曲線對比 87
3.9.3 承載力特征值對比 88
3.10 有限元參數(shù)化分析 88
3.10.1 軸壓比影響 88
3.10.2 角鋼厚度影響分析 89
3.11 本章小結(jié) 90
參考文獻(xiàn) 91
第4章 雙層組合墻體抗剪性能試驗 93
4.1 引言 93
4.2 試驗?zāi)康?94
4.3 試件設(shè)計 95
4.4 試驗裝置及加載制度 98
4.5 測點(diǎn)布置及試件破壞認(rèn)定 100
4.6 邊墻體歐松板系列試件 100
4.6.1 試驗現(xiàn)象及破壞特征 101
4.6.2 滯回曲線 103
4.6.3 骨架曲線 106
4.6.4 試件屈服荷載、破壞荷載的確定 106
4.6.5 耗能及延性性能 107
4.6.6 剛度退化 108
4.6.7 承載力退化曲線 108
4.6.8 加載位移-應(yīng)變曲線 109
4.6.9 試驗小結(jié) 110
4.7 邊墻其他類面板試件 111
4.7.1 試件設(shè)計 111
4.7.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 111
4.7.3 滯回曲線 114
4.7.4 骨架曲線 115
4.7.5 試件屈服及破壞荷載確定 116
4.7.6 耗能及延性 116
4.7.7 剛度退化 116
4.7.8 承載力退化 117
4.7.9 試驗小結(jié) 118
4.8 中間墻體試件 118
4.8.1 試件設(shè)計 119
4.8.2 試驗現(xiàn)象及破壞特征 119
4.8.3 滯回曲線 123
4.8.4 骨架曲線 124
4.8.5 試件屈服、極限、破壞荷載 125
4.8.6 剛度退化 126
4.8.7 承載力退化 126
4.8.8 試驗小結(jié) 127
4.9 本章小結(jié) 128
參考文獻(xiàn) 128
第5章 雙層組合墻體抗剪性能理論 129
5.1 承載力計算及分析 129
5.1.1 自攻螺釘承載力計算 129
5.1.2 抗剪承載力計算及分析 131
5.2 墻體抗側(cè)移剛度理論計算 135
5.2.1 抗側(cè)移剛度確定方法 135
5.2.2 中間墻體抗側(cè)移剛度計算 136
5.2.3 邊墻體抗側(cè)移剛度理論計算 138
5.3 有限元分析 141
5.3.1 有限元分析說明 141
5.3.2 建模方式及網(wǎng)格劃分 141
5.3.3 自攻螺釘簡化及耦合處理 142
5.3.4 接觸處理及邊界條件 143
5.3.5 破壞模式對比 143
5.3.6 承載力特征值對比 144
5.4 有限元參數(shù)化分析 144
5.4.1 軸壓力影響分析 144
5.4.2 面板材料影響分析 145
5.4.3 面板厚度影響分析 145
5.4.4 樓層梁間距影響分析 146
5.5 本章小結(jié) 146
參考文獻(xiàn) 147
第6章 地震作用下多層房屋簡化設(shè)計方法 148
6.1 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析及模型簡化 148
6.1.1 地震反應(yīng)分析方法 148
6.1.2 等代拉桿剛度計算推導(dǎo) 148
6.1.3 多層房屋簡化分析模型的建立 149
6.2 有限元模擬驗證 150
6.3 多層房屋地震反應(yīng)簡化分析 153
6.3.1 地震波的選擇 154
6.3.2 結(jié)構(gòu)自振周期與陣型 155
6.3.3 加速度時程曲線分析 156
6.3.4 有限元分析與底部剪力法計算結(jié)果對比 158
6.3.5 多遇地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 161
6.4 罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 162
6.4.1 加速度響應(yīng)及分析 162
6.4.2 層間位移響應(yīng)及分析 163
6.5 結(jié)構(gòu)基于損傷的抗震設(shè)計方法研究 164
6.5.1 振動臺損傷參數(shù) 165
6.5.2 墻體抗剪損傷參數(shù) 166
6.5.3 雙層墻體損傷參數(shù) 166
6.5.4 組合墻體-樓板節(jié)點(diǎn)損傷情況 167
6.5.5 多層房屋損傷狀態(tài)判據(jù)確定 167
6.5.6 多層房屋損傷評定方法 168
6.6 本章小結(jié) 170
參考文獻(xiàn) 171
第7章 多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋風(fēng)致響應(yīng)分析 173
7.1 引言 173
7.2 模型設(shè)計與制作 173
7.2.1 原型結(jié)構(gòu) 173
7.2.2 模型設(shè)計 174
7.2.3 氣彈性模型制作 175
7.2.4 氣彈模型動力特性測試 177
7.3 試驗設(shè)備及測點(diǎn)布置 178
7.3.1 測量系統(tǒng) 178
7.3.2 加速度傳感器 179
7.4 試驗工況 180
7.5 試驗結(jié)果及分析 181
7.5.1 模型位移 181
7.5.2 加速度 185
7.6 有限元模擬 189
7.6.1 有限元模型建立 190
7.6.2 有限元參數(shù)設(shè)置 191
7.6.3 有限元結(jié)果驗證分析 191
7.7 本章小結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 193
第8章 風(fēng)載作用下多層房屋舒適性評價 195
8.1 房屋整體結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)計算 196
8.2 整體房屋風(fēng)致響應(yīng)可行性分析 197
8.3 多層房屋風(fēng)致響應(yīng)參數(shù)化分析 198
8.3.1 不同層數(shù)風(fēng)致響應(yīng)分析 198
8.3.2 不同風(fēng)壓下房屋風(fēng)致響應(yīng)分析 200
8.3.3 房屋區(qū)域修建建議 201
8.4 多層房屋風(fēng)致響應(yīng)減振措施 201
8.4.1 墻梁連接域構(gòu)造加強(qiáng) 201
8.4.2 加跨層斜撐 202
8.5 本章小結(jié) 203
參考文獻(xiàn) 203
第9章 基于清單計價模式的低層房屋經(jīng)濟(jì)性分析 205
9.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)工程案例 205
9.1.1 基本概況 205
9.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 207
9.2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu) 210
9.2.1 基本參數(shù)設(shè)計 210
9.2.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 210
9.3 磚混結(jié)構(gòu) 214
9.3.1 墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計 215
9.3.2 構(gòu)造措施 215
9.4 工程量清單的編制與比較 215
9.4.1 工程量清單編制依據(jù) 215
9.4.2 工程量計算 216
9.4.3 工程量清單的編制 219
9.4.4 清單工程量對比分析 220
9.5 工程造價的計算與對比分析 224
9.5.1 工程造價計算 224
9.5.2 工程造價對比分析 228
9.6 本章小結(jié) 235
參考文獻(xiàn) 235
第10章 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅房屋應(yīng)用實(shí)例 237
10.1 低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅 237
10.1.1 基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)連接 238
10.1.2 墻體間連接 239
10.1.3 洞口及樓屋處加強(qiáng)方法 239
10.1.4 墻面拉帶節(jié)點(diǎn)連接 241
10.1.5 墻體面板的安裝 242
10.1.6 條形基礎(chǔ) 242
10.1.7 屋面構(gòu)造 244
10.2 結(jié)構(gòu)有限元分析 245
10.2.1 有限元模型 245
10.2.2 結(jié)構(gòu)基本振動信息 248
10.2.3 結(jié)構(gòu)時程響應(yīng)分析 249
10.3 輕鋼底部框架-上部冷彎薄壁型鋼集成房屋混合結(jié)構(gòu)體系 255
10.3.1 研究背景 255
10.3.2 實(shí)施思路 256
10.3.3 裝配工藝過程 256
10.3.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 258
10.4 抗震性能分析 259
10.5 本章小結(jié) 261
參考文獻(xiàn) 262
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多層超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋體系 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 研究背景 鋼結(jié)構(gòu)是典型的裝配式結(jié)構(gòu)，具有綠色化、工業(yè)化、信息化和“輕、快、好、省”等特性。由于化解鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩矛盾的現(xiàn)實(shí)需要，近年來國家推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑的力度不斷加大。2013年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于化解產(chǎn)能嚴(yán)重過剩矛盾的指導(dǎo)意見》，“推廣鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提高公共建筑和政府投資建設(shè)領(lǐng)域鋼結(jié)構(gòu)使用比例，在地震等自然災(zāi)害高發(fā)地區(qū)推廣輕鋼結(jié)構(gòu)集成房屋等抗震型建筑。”2016年《關(guān)于深入推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的若干意見》(國發(fā)〔2016〕8號文)指出，對大型公共建筑和政府投資的各類建筑全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證，積極推廣應(yīng)用綠色新型建材、裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑。2018年“全國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)工作會議”提出大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)等裝配式建筑，積極化解建筑材料、用工供需不平衡的矛盾，加快完善裝配式建筑技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系。 隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程及新農(nóng)村建設(shè)步伐加快，大量房屋建設(shè)造成自然生態(tài)失衡，迫切需要研制和使用可持續(xù)發(fā)展的建筑結(jié)構(gòu)及其配套的圍護(hù)體系，以緩解和消除大量建設(shè)對生態(tài)環(huán)境造成的迫害。裝配式輕鋼框架結(jié)構(gòu)房屋采用“建筑元器件”的設(shè)計概念，以結(jié)構(gòu)構(gòu)件或建筑功能單元為基本元件組合而成，具有構(gòu)件裝配化、圍護(hù)一體化、裝飾裝修一體化及生產(chǎn)工廠化等特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化。 冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)中，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件壁厚小于2mm的稱為超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)，所采用的主要建造材料可回收再利用率高達(dá)90%以上，其承重的組合墻體由冷彎薄壁型鋼龍骨、內(nèi)填保溫棉和外覆石膏板等構(gòu)成，易于實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)再利用(童悅仲和婁乃琳，2004)；墻體具有良好的保溫隔熱性能，降低使用過程中的能量消耗，符合國家綠色環(huán)保要求。人多地少的基本國情決定了我國房屋建設(shè)應(yīng)以多層為主(童悅仲和婁乃琳，2004；童悅仲和劉美霞，2005)，將此種結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用到新農(nóng)村建設(shè)、牧區(qū)聚居區(qū)及小城鎮(zhèn)多層房屋中是較好選擇；汶川及雅安地震災(zāi)后重建中因其裝配快速、對現(xiàn)場人員技能要求低，部分低層房屋采用了此種結(jié)構(gòu)體系，取得了較好的社會經(jīng)濟(jì)效益(中華人民共和國建設(shè)部，2002)。 2008年的汶川地震及2013年雅安地震房屋破壞嚴(yán)重，尤其是大量農(nóng)房倒塌，造成大量人員傷亡及財產(chǎn)損失。因此類房屋構(gòu)件及部件工廠化生產(chǎn)，運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行裝配，施工速度快，在地震災(zāi)后重建過程中修建的此類住宅房屋在余震中表現(xiàn)出良好的抗震性能(日本鐵鋼連盟，2002；童悅仲和婁乃琳，2004)。型鋼表面鍍鋅，耐腐蝕性強(qiáng)。該類結(jié)構(gòu)體系具有較多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：①鋼材可完全回收再利用，滿足國家環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求；②輕質(zhì)高強(qiáng)，地震作用小，且降低對下部基礎(chǔ)及地基承載力的要求，可降低基礎(chǔ)造價；③結(jié)構(gòu)的所有構(gòu)件、部件均為工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，加工質(zhì)量易于得到保證，運(yùn)到現(xiàn)場進(jìn)行裝配，符合建筑工業(yè)化要求；④現(xiàn)場干法施工對環(huán)境影響小，建設(shè)周期短，綜合造價低；⑤組合墻體及組合樓板內(nèi)部均有型鋼龍骨骨架，鏤空的內(nèi)部便于管線暗埋其內(nèi)，布置簡單，檢修維護(hù)容易，且能夠提高房屋使用面積(童悅仲和婁乃琳，2004)。 超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋體系主要由組合墻體、墻體-樓板連接節(jié)點(diǎn)、樓蓋和屋蓋組成。墻體骨架由龍骨、上下導(dǎo)軌和墻面板組成；樓板由樓層梁、面板和吊頂組成，其中樓板有采用C型鋼梁上直接鋪OSB板，裝配化程度高，但防火性能差；對防火性能及承載性能要求較高的采用壓型鋼板組合樓板的，采用混凝土現(xiàn)澆，濕作業(yè)量大(圖1.1)，房屋成型后效果見圖1.2，裝配好的龍骨骨架見圖1.3。綜合考慮施工工藝、結(jié)構(gòu)受力、部品及構(gòu)件間傳力、體系多桿件等特點(diǎn)(童悅仲和婁乃琳，2004；American Iron and Steel Institute，2015)，目前裝配方法是將各樓層墻段龍骨骨架在工廠加工好后運(yùn)到現(xiàn)場拼裝，形成了低層冷彎薄壁型鋼房屋技術(shù)規(guī)范推薦的樓層連接處做法，墻體所承受的水平地震作用簡化在墻體頂端時，會使墻體發(fā)生轉(zhuǎn)動和滑移，從抗力角度需在每層墻段間及底層墻底支座處設(shè)置抗拔錨栓(圖1.4)，由于低層房屋自重輕，水平地震作用小，抗震性能容易得到保證；目前已有低層房屋振動臺試驗也表明其罕遇地震作用下抗震性能良好，多發(fā)生輕微破壞(童悅仲和婁乃琳，2004)，以自攻螺釘脫落、墻板開裂等*為常見，結(jié)構(gòu)容易修復(fù)。但將該結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用于多層房屋中時，隨層數(shù)增多，底下各層墻體承受壓力將增大，各層由地震作用產(chǎn)生的剪力也將增大，抗震性能需要進(jìn)一步研究，結(jié)構(gòu)體系需進(jìn)一步優(yōu)化，才能更好地抵抗水平地震作用。 圖1.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系示意圖 圖1.2 超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋 圖1.3 超薄壁冷彎型鋼房屋龍骨 1.2 超薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)房屋研究現(xiàn)狀 在美國、歐洲及日本等國家和地區(qū)該體系得到廣泛應(yīng)用，隨該體系應(yīng)用的增多，學(xué)者們開展了大量的研究工作(汪洋，2006；李斌等，2008；王秀麗等，2015；陳明等，2015；褚云朋和姚勇，2016；李元齊和馬榮奎，2017)，為本書相關(guān)研究工作的開展做了較好的鋪墊，概述起來主要包括以下六個方面：①豎向承載構(gòu)件研究，包括構(gòu)件三種穩(wěn)定問題，應(yīng)用到荷載大的工況中(尤其是多層房屋中)時，角部墻架柱如何構(gòu)造加強(qiáng)，包括雙肢柱和三肢柱(構(gòu)件截面組合)。②組合墻體抗剪性能研究，研究方法包括有限元分析和試驗，研究對象包括開洞不開洞、是單面覆板還是雙面覆板、面板材料及厚度、龍骨截面尺寸，加載方式包括單調(diào)加載與低周往復(fù)加載，得到不同面板材料及厚度下的每米抗剪承載力設(shè)計值，得到墻體破壞特征。③組合樓蓋研究，包括采用壓型鋼板-混凝土組合樓蓋，壓型鋼板與樓層梁采用自攻螺釘連接，對樓蓋在施工階段、使用階段的正常使用及承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)加載試驗研究及有限元分析，并對自攻螺釘間距、剛性支撐件、樓蓋梁數(shù)量及邊界約束條件等參數(shù)進(jìn)行探討。④墻架柱-樓層梁節(jié)點(diǎn)研究，采用高強(qiáng)螺栓、普通螺栓及自攻螺釘連接的冷彎薄壁型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周往復(fù)加載試驗研究，得到節(jié)點(diǎn)破壞模式，得到彎矩-轉(zhuǎn)角恢復(fù)力骨架曲線。⑤結(jié)構(gòu)體系中大量采用自攻螺釘連接，包括構(gòu)件間以及構(gòu)件與墻體面板間，自攻螺釘?shù)氖?dǎo)致墻體抗剪承載性能降低，甚至造成整體結(jié)構(gòu)破壞，因此自攻螺釘?shù)目辜簟⒖估阅埽约白怨ヂ葆斉c板件間的作用性能至關(guān)重要，得到自攻螺釘?shù)目辜簟⒖估袄糇饔玫挠嬎惚磉_(dá)式。⑥整體結(jié)構(gòu)抗震性能研究，采用有限元分析及振動臺試驗的方法對低層房屋整體結(jié)構(gòu)開展抗震性能研究，得到結(jié)構(gòu)動力特性及不同地震強(qiáng)度下結(jié)構(gòu)抗震性能，但對多層房屋開展抗震性能研究的很少，研究才剛剛起步，形成的成果不成體系，因此該結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用于多層房屋中時仍需開展大量研究。 1.2.1 墻架柱-樓層梁連接研究現(xiàn)狀 現(xiàn)有超薄壁冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系中，組合樓板支承在組合墻體之上，將上下層組合墻體斷開。上下層墻體間要設(shè)置抗拔錨栓，用以協(xié)調(diào)上下層墻體變形實(shí)現(xiàn)共同工作。結(jié)構(gòu)體系的空間節(jié)點(diǎn)連接主要有：螺栓連接和自攻螺釘連接(王軍，2005；喬存懷，2006)。隨超薄壁構(gòu)件應(yīng)用逐年增多，各構(gòu)件間連接方式以自攻螺釘為主，對用自攻螺釘連接的墻架柱-樓層梁空間節(jié)點(diǎn)開展抗震性能研究的相對較少，但其對整體結(jié)構(gòu)抗震性能影響較大。 李斌等(2008)對采用螺栓連接的雙肢C型鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抗震性能試驗研究，得到節(jié)點(diǎn)的抗震性能。褚云朋等(2019)對冷彎薄壁型鋼焊接T型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了抗震性能試驗研究，結(jié)果表明軸壓比及連接域構(gòu)造對節(jié)點(diǎn)的抗震性能影響較大。相關(guān)學(xué)者對頂?shù)捉卿摗⒏拱咫p角鋼連接的冷彎薄壁C型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)性能進(jìn)行試驗研究及有限元分析，得到節(jié)點(diǎn)的承載性能及剛性半剛性屬性，并采用非線性回歸分析的基礎(chǔ)上，建立了節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線模型，為整體結(jié)構(gòu)分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(王軍，2005；黃智光，2010；姚勇等，2011；黃智光等，2011；褚云朋等，2012；李元齊等，2012；李元齊等，2013；Liu et al.，2018)。 2010年作者完成了12個冷彎薄壁矩形鋼管-樓層梁空間焊接結(jié)點(diǎn)抗震性能試驗研究及有限元計算分析(蘇明周等，2011)，得到結(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角恢復(fù)力骨架曲線，并將其用于整體結(jié)構(gòu)的有限元模型抗震計算(葉繼紅等，2015)。對于多層冷彎型鋼房屋進(jìn)行分析時，組合墻體-樓板連接體系可看成計算單元，水平地震作用下節(jié)點(diǎn)承受往復(fù)荷載作用，可采用彎矩-轉(zhuǎn)角恢復(fù)力骨架曲線表達(dá)，作者在2014年完成有限元計算分析工作，在2015年進(jìn)行了試驗研究，獲得節(jié)點(diǎn)破壞模式及恢復(fù)力骨架其曲線表達(dá)其力學(xué)特性，試驗過程表明，該類連接延性極好，抗拔錨栓對連接剛度影響極大(蘇明周等，2011；葉繼紅等，2015)。已有低層房屋振動臺試驗也表明(李斌， 2010；郭鵬等，2010；周天華等，2013；陳衛(wèi)海，2008)，該類體系抗側(cè)能力主要源于墻面板的蒙皮作用和抗拔錨栓的抗傾覆作用。基于此，通過試驗獲得了不同連接方式、軸壓力、截面高度、截面開閉口等因素對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響規(guī)律，為該結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計方法獲得提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 1.2.2 組合墻體抗剪性能研究現(xiàn)狀 為掌握該類房屋組合墻體的抗剪性能，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量單層墻體的抗剪性能試驗研究和理論分析，探討了墻面未開洞、開洞及開洞尺寸，墻面是否有斜向鋼拉帶，墻架龍骨間距、龍骨外覆面板材料與厚度，自攻螺釘直徑及間距，墻體高寬比等因素對墻體抗剪性能的影響規(guī)律，得到單片墻體抗剪承載力、位移計算公式及破壞模式、并獲得墻體恢復(fù)力骨架曲線模型，為整體結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)確定及損傷程度的判定提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(Folz and Filiatrault ， 2001；Tian et al.， 2004；聶少鋒，2006；李杰，2008；石宇，2008；周緒紅等，2006；黃智光等，2012；史艷莉等，2012；高宛成和肖巖，2014；Manikandan and Sukumar ， 2015 )。 1. 單層組合墻體研究現(xiàn)狀 2005～2008年國內(nèi)學(xué)者對不同覆板材料、不同高寬比的組合墻體進(jìn)行了足尺試驗研究，采用水平單調(diào)和往復(fù)加載方式。結(jié)果表明：墻體的破壞主要為螺釘拔出，造成面板與墻架柱間拉開失效，龍骨強(qiáng)度對抗剪承載力的影響較小(Folz and Filiatrault ， 2001；Tian et al.，2004；聶少鋒，2006；李杰，2008；石宇，2008；周緒紅等，2006；黃智光等，2012；史艷莉等，2012；高宛成和肖巖，2014；Manikandan and Sukumar，2015 )。 周緒紅等(2010)對7片組合墻體足尺試件進(jìn)行水平單調(diào)和低周反復(fù)加載試驗，考慮面板材料、加載方式及墻體開洞等因素對墻體抗剪性能的影響(Dong et al.，2004；Serrette et al.， 2006)，得到面板強(qiáng)度及脆性性能對墻體抗剪承載力影響較大，單調(diào)加載承載力比往復(fù)加載高，墻頂軸壓存會增大墻體剛度、提高承載力及位移延性，隨墻架柱截面尺寸增大及間距減少，墻體的剛度和承載力提高，延性降低等結(jié)論。蘇明周等(2011)對10片足尺墻體進(jìn)行水平低周反復(fù)加載試驗，得到墻體的抗剪性能指標(biāo)。Gad等(1999)研究得到承載力主要源于墻板的蒙皮作用，斜撐對提高單柱墻體抗剪承載力作用明顯但對雙柱墻體作用很小等結(jié)論，并得到墻體的抗剪剛度及承載力設(shè)計值。 研究表明，減小龍骨間距可以提高墻體的受剪承載力，增加幅度依墻體構(gòu)造的差異性為9%～31%不等(Folz and Filiatrault，2001；Mahaarachchi and Mahendran，2004；Xu and Martínez，2006；Serrette et al.，2006；何保康等，2008；石宇，2008；Dubina，2008；劉晶波等，2008；史三元等，2010；郭鵬等，2010；姚勇等，2011；馬榮奎，2014；馬榮奎等，2014；Manikandan and Sukumar，2015；葉繼紅等，201
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