双肢冷弯薄壁c型钢框架抗震性能研究

《双肢冷弯薄壁c型钢框架抗震性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、双肢冷弯薄壁C型钢框架抗震性能研究1绪论1.1冷弯薄壁型钢及其结构体系特点冷弯薄壁型钢不仅是单纯通过增大截面面积的方式，还可以通过改变截面形状的方式获得较好的力学性能，能承受较大的荷载。跟据上述冷弯薄壁型钢构成和成型来看，冷弯薄壁型钢及其结构体系有以下特点[1]：（1）冷弯薄壁型钢布置灵活。与截面积相同的热轧型钢相比较，截面布置灵活，品种繁多。（2）冷弯薄壁型钢性能好。材料强度高、构件截面形式优化，用钢量小；自重轻，基础材料省；耐久性好，建筑解体后可回收再利用；惯性矩和抵抗矩等的截面特性系数较高，钢材的力学性能得到充分的发挥；经过冷加工，材料出现冷弯效应，强度得到提高。

2、（3）有利于住宅产业化。冷弯薄壁型钢结构可在工厂加工制作，现场拼装，施工速度快；构件、结构板材和建筑配件可在工厂按标准定型，进行社会化生产、市场化采购，配套性好、质量容易保证。（4）结构节能环保。冷弯薄壁型钢结构中热工管道铺设在节能墙体中，可减少热能损失；少使用水泥和粘土砖等不可再生资源，避免其在生产过程中的能源消耗；采用新型建筑材料，不助燃，可防腐蚀、霉变和虫蛀，居住的环境卫生健康；施工时噪声、粉尘和垃圾少。1.2冷弯薄壁型钢结构体系应用及发展中国房屋钢结构的发展面临重大机遇，作为7亿吨的世界第一产钢大国，钢结构建筑只占5%，而发达国家占50%以上。冷弯型钢在建筑上的

3、使用在国外更是占有冷弯型钢总产量的70%，如图1.1所示为冷弯薄壁型钢住宅体系。据相关资料显示[2]，20世纪90年代，在美国使用冷弯型钢的钢结构建筑比例已超过热轧H型钢。冷弯型钢在1～2层的建筑结构有广泛使用[3～5]。轻型门式刚架房屋体系是国内外近几年发展较快、应用较多的一类建筑，更是冷弯型钢在建筑结构上使用的体现。在中国，混凝土和砌体结构住宅一统天下，但这些传统住宅的建造浪费国土资源，破坏生态环境和消耗大量能源，因此传统住宅建造方式的改变是当前的重要课题。伴随着改革开放，尤其在近几年，发达国家轻型钢结构企业的相应产品和技术不断涌入，国内开始应用定型和产业化的北美冷

4、弯薄壁型钢结构住宅体系，这推动了冷弯薄壁型钢结构的迅速发展[6]。目前，中国钢材产量世界第一，而且国家也在制定和调整政策以鼓励发展钢结构，中国正步入钢结构发展的黄金时期。在汶川地震之后，人们更加重视建筑结构的抗震性能，使得轻钢住宅体系在建造商及居民个体对不同建筑体系的选择中越来越受到青睐。但目前在国内的应用并不是很广泛，每年建筑面积约为20万m2，主要原因在于此类结构体系的计算方法还不够完善，试验数据不够充足，没有相关的标准和规范。但随着社会的发展，这些制约将不复存在，而且冷弯薄壁型钢结构体系将成为建筑行业的主导结构体系。2双肢冷弯薄壁C型钢框架抗震性能试验研究2.1试

5、验目的试验模型为双肢冷弯薄壁C型钢背靠背内插热轧钢板以摩擦型高强螺栓连接的轻钢框架。由于此类构造形式较为特殊，框架梁柱之间传力效果好坏还不明确，梁柱线刚度比能表征梁柱的弯矩传递效率[48]（梁线刚度为梁的抗弯刚度除以其长度，即EIb/L，同理柱的线刚度为EIc/H，两者之比为梁柱线刚度比），同时垫板厚度对整体框架的刚度是有影响的。因此，以梁柱线刚度比和垫板厚度为参数，其中线刚度比分别为0.481、0.337和0.259，垫板厚度分别为8mm，10mm和12mm。本试验主要研究此类构造平面单层单跨钢框架的抗震性能。通过对五榀单层单跨缩尺平面双肢冷弯薄壁C型钢框架模型进行低

6、周反复加载试验，拟达到以下目的：研究框架结构的破坏机制与特征、塑性铰出铰顺序、变形、滞回性能、承载能力和刚度及其退化、延性和耗能能力等指标，并得出以上2个参数对其抗震性能的影响程度，进而明确双肢冷弯薄壁C型钢框架的抗震性能特性。.2.2试验方案确定建筑结构抗震性能研究要求结构物在模拟地震的荷载作用下进行试验，以观测结构的强度、变形和破坏状态。结构承受的地震荷载可以等效为承受多次水平往返荷载，由于结构吸收和耗散能量是依靠其自身的变形、局部破坏或耗能装置来实现的，所以结构抗震试验的特点是水平往返荷载作用、结构变形大，试验要求结构构件屈服并进入非线性工作阶段直至结构完全破坏。

7、基于以上要求且考虑到现有试验设备条件，本试验采用低周反复加载拟静力试验方法对五榀平面单层单跨缩尺双肢冷弯薄壁C型钢框架模型进行抗震性能研究。..2.3模型设计试验设计制作五榀单层单跨平面双肢冷弯薄壁C型钢框架模型，参照柱梁3.6m4.2m、3.6m6.0m和3.6m7.8m实际框架结构进行缩尺，缩尺模型（不需遵循严格的相似条件）和真实模型比例为1:3。缩尺模型梁柱尺寸分别为1.2m1.4m、1.2m2.0m和1.2m2.6m。其截面构造为双肢C型钢背靠背内夹热轧钢板，配以8.8级M20摩擦型高强螺栓，将C型钢腹板和内夹钢板预紧连接。根据构