工程力学 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (6): 147-156.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0267

• 土木工程学科 • 上一篇    下一篇

内填脱硫石膏砌块墙体的新型装配式钢框架抗震性能研究

杨俊芬1, 程锦鹏1, 翟伟2, 张文喆1   

  1. 1. 西安建筑科技大学土木工程学院, 西安 710055;
    2. 湖北省电力勘测设计院有限公司, 武汉 430040
  • 收稿日期:2018-05-23 修回日期:2018-12-09 出版日期:2019-06-25 发布日期:2019-05-31
  • 通讯作者: 杨俊芬(1979-),女,湖北汉川人,副教授,博士,主要从事钢结构工程的教学和科研(E-mail:yjf9807@126.com). E-mail:yjf9807@126.com
  • 作者简介:程锦鹏(1991-),男,山西太原人,硕士生,主要从事钢结构研究(E-mail:cjp1104@126.com);翟伟(1982-),男,湖北钟祥人,高工,硕士,主要从事输变电工程土建专业设计(E-mail:36602567@qq.com);张文喆(1994-),男,河南商丘人,硕士生,主要从事钢结构研究(E-mail:lmmwanzer@163.com).
  • 基金资助:
    陕西省自然科学基础研究基金重点项目(2018JZ5015);陕西省教育厅重点实验室科研计划项目(17JS064)

STUDY ON ASEISMIC PERFORMANCE OF A NEW TYPE OF FABRICATED STEEL FRAME WITH INTERNAL DESULFURIZATION GYPSUM BLOCK WALL

YANG Jun-fen1, CHENG Jin-peng1, ZHAI Wei2, ZHANG Wen-zhe1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China;
    2. Hubei Electric Engineering Corporation, Wuhan 430040, China
  • Received:2018-05-23 Revised:2018-12-09 Online:2019-06-25 Published:2019-05-31

摘要: 为分析脱硫石膏砌块填充墙体对新型装配式钢框架抗震性能的影响,开展了2榀1/2缩尺的单跨2层装配式钢框架的拟静力试验研究。通过与纯钢框架试件的对比,得到了脱硫石膏砌块填充墙体的破坏模式及其对钢框架抗震性能的影响。结果表明:采用新型装配式节点的钢框架具有良好的抗震性能;脱硫石膏砌块填充墙体不仅显著提高了框架的初始抗侧刚度,而且对框架的延性、耗能均有不同程度的提高。采用数值建模的方法对试验进行模拟,其结果与试验结果吻合良好,并针对试件的轴压比、高跨比和砌块厚度进行变参分析,得出增大试件的轴压比对试件的延性有一定的削弱作用,建议轴压比取值小于0.4;过大或过小的高跨比对结构均不利;改变砌块厚度对结构初始刚度影响较大,但对结构的承载能力影响较小。

关键词: 装配式钢框架, 脱硫石膏砌块, 滞回性能, 填充墙, 数值分析

Abstract: In order to analyze the effect of desulfurized gypsum block filling wall on the aseismic performance of a new fabricated steel frame, we carried out the quasi-static test of a single span 2 layer fabricated steel frame with 1/2 scale and obtained the failure mode of masonry block filled wall. Compared with a steel frame, we obtained the statistics about effects on the aseismic performance of a steel frame and concluded that:the steel frame with new assembly joints has good aseismic performance; the presence of desulfurized gypsum block filled wall increases the initial stiffness of the frame and the ductility and energy dissipation of the frame. Additionally, numerical modeling is used to simulate the experiment, and the results are in a good agreement with the experiment. The parameter analysis of axial compression ratio, high span ratio and block thickness of specimens were also conducted. The data of these suggest that:the compression ratio of the specimen has a certain weakening effect on its ductility, the recommended axial pressure ratio is less than 0.4; too large or too small of the high span ratio structure is unfavorable, changing the thickness of block has a great influence on initial stiffness, but it has little effect on the bearing capacity of the structure.

Key words: fabricated steel frame, desulfurized gypsum block, hysteretic property, infill wall, numerical analysis

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[1] GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010. GB 50011-2010, Code for seismic design of buildings[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2010. (in Chinese)
[2] 刘玉姝, 李国强. 带填充墙钢框架结构抗侧力性能试验及理论研究[J]. 建筑结构学报, 2005, 26(3):78-84. Liu Yushu, Li Guoqiang. Experimental and theoretical research on lateral load resistance of steel frames with infilled walls[J]. Journal of Building Structures, 2005, 26(3):78-84. (in Chinese)
[3] 刘肖凡, 霍凯成, 谷倩, 等. 新型砌体复合填充墙钢框架体系试验及有限元分析[J]. 西安建筑科技大学学报, 2006, 38(5):634-638. Liu Xiaofan, Huo Kaicheng, Gu Qian. et al. Research and finite element analysis on the steel frame structure with new infilling cavity wall[J]. Journal of Xi'an University of Architecture & Technology (Natural Science Edition), 2006, 38(5):634-638. (in Chinese)
[4] 黄思凝, 郭迅, 孙得璋, 等. 轻质填充墙框架结构抗震性能的振动台试验研究[J]. 工程力学, 2014, 31(9):182-189, 202. Huang Sining, Guo Xun, Sun Dezhang, et al. Shaking table seismic test on performance of frame-structure with light-weight infilled walls[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(9):182-189, 202. (in Chinese)
[5] 薛建阳, 雷思维, 高亮, 等. 型钢再生混凝土框架-空心砌块墙抗侧刚度试验研究[J]. 工程力学, 2015, 32(3):73-81. Xue Jianyang, Lei Siwei, Gao Liang, et al. Experimental study on lateral stiffness of steel recycled concrete frame with recycled concrete hollow block wall[J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(3):73-81. (in Chinese)
[6] 杨俊芬, 陈雷, 程锦鹏, 等. 一种新型装配式梁柱节点抗震性能试验研究[J]. 工程力学, 2017, 34(12):75-86. Yang Junfen, Chen Lei, Cheng Jinpeng, et al. Experimental study on seismic behavior of a new type of fully assembled beam-column joints[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(12):75-86. (in Chinese)
[7] 刚家斌. 脱硫石膏基材新型砌块性能及综合评价研究[D]. 西安:西安建筑科技大学, 2015. Gang Jiabin. The research of construction technology and comprehensive evaluation for new block of desulfurization gypsum material[D]. Xi'an:Xi'an University of Architecture and Technology, 2015. (in Chinese)
[8] 李剑光, 张志明, 李立新, 等. 谈绿色新型石膏砌块墙体材料的研究现状及发展[J]. 中国建材, 2015,45:123. Li Jianguang, Zhang Zhiming, Li Lixin, et al. The research status and development of green new gypsum block wall materials[J]. China Building Materials, 2015, 45:123. (in Chinese)
[9] JGJ/T 201-2010, 石膏砌块砌体技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版, 2010. JGJ/T 201-2010, Technical specification for gypsum block masonry[S]. China Architecture & Building Press, 2010. (Win Chinese)
[10] GB/T 2975-1998, 钢及钢产品力学性能试样取样位置及试样制备[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 1998. GB/T 2975-1998. Steel and Steel products-Location and preparation of test pieces for mechanical testing[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 1998. (in Chinese)
[11] GB/T 228.1-2010, 金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法[S]. 北京:中国标准出版社, 2010. GB/T 228.1-2010, Metallic materials-Tensile testing Part 1:Method of test at room temperature[S]. Beijing:Standards Press of China, 2010. (in Chinese)
[12] JGJ/T 101-2015, 建筑抗震试验方法规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2015. JGJ/T 101-2015, Specification for seismic test of buildings[S]. Beijing:China Architecture & Building Press, 2015. (in Chinese)
[13] 朱伯龙, 姚振纲, 吕西林. 结构抗震试验[M]. 北京:地震出版社, 1989:138. Zhu Bolong, Yao Zhengang, Lü Xilin. Structural seismic test[M]. Beijing:Seismological Press, 1989:138. (in Chinese)
[14] 沈国辉, 陈震, 郭勇, 等. 螺栓节点板抗剪连接的有限元模拟方法研究[J]. 工程力学, 2013, 30(1):119-125. Shen Guohui, Chen Zhen, Guo Yong, et al. Finite element simulation methods applied to bolted gusset plates used as shear connectors[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(1):119-125. (in Chinese)
[15] 王金昌, 陈页开. ABAQUS在土木工程中的应用[M]. 杭州:浙江大学出版社, 2006. Wang Jinchang, Chen Yekai. Applications of ABAQUS in civil engineering[M]. Hangzhou:Zhejiang University Press, 2006. (in Chinese)
[16] Camões A, Cardoso C, Eires R. FGD gypsum based composite for non-structural applications in construction[C]. Sustainable Building Affordable to All:Low Cost Sustainable Solutions, Portugal:2010:185-192.
[1] 谢启芳, 张利朋, 王龙, 崔雅珍, 杨柳洁. 拔榫状态下直榫节点滞回性能有限元分析[J]. 工程力学, 2019, 36(S1): 138-143.
[2] 郭影, 姜忻良, 曹东波, 白铁钧, 朱广轶, 冯春. 一种渗流吸水诱发岩体强度弱化的有限体积数值计算方法[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 139-149.
[3] 李灿军, 周臻, 谢钦. 摩擦耗能型SMA杆自复位梁柱节点滞回性能分析[J]. 工程力学, 2018, 35(4): 115-123.
[4] 王勇, 段亚昆, 张亚军, 袁广林, 王腾焱, 吕俊利. 单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析[J]. 工程力学, 2018, 35(3): 65-78.
[5] 刘子珅, 杨红, 张吉庆. 基于横向挠度的钢筋屈曲状态判断方法研究[J]. 工程力学, 2018, 35(2): 144-152.
[6] 王萌, 柯小刚, 吴照章. 可更换延性耗能连接组件的钢框架节点抗震性能研究[J]. 工程力学, 2018, 35(12): 151-163.
[7] 狄少丞, 王庆, 薛彦卓, 李佳霖. 破冰船冰区操纵性能离散元分析[J]. 工程力学, 2018, 35(11): 249-256.
[8] 贾明明, 周洲, 吕大刚, 杨宁. 摇摆桁架-钢框架结构的刚度比需求及地震响应分析[J]. 工程力学, 2018, 35(10): 66-74.
[9] 黄林杰, 周臻. 带填充墙自复位预应力混凝土框架结构的抗震性能分析[J]. 工程力学, 2018, 35(10): 162-171.
[10] 徐龙河, 谢行思, 李忠献. 自复位变阻尼耗能支撑的力学原理与性能研究[J]. 工程力学, 2018, 35(1): 201-208.
[11] 王庆利, 牛献军, 冯立明. 圆CFRP-钢管混凝土压弯构件滞回性能的参数分析与恢复力模型[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊): 159-166.
[12] 李雁军, 吕大刚, 王震宇. 基于自适应POA和IDA的RC框架填充墙结构超强系数分析[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊): 197-201.
[13] 杜宁军, 白国良, 刘林, 赵欣刚. 带斜撑的空冷钢-混凝土混合结构滞回性能试验研究与分析[J]. 工程力学, 2017, 34(5): 205-215.
[14] 朱冬平, 周臻, 孔祥羽, 谢钦. 往复荷载下带竖向阻尼器自复位墙滞回性能分析[J]. 工程力学, 2017, 34(3): 115-123.
[15] 王海深, 潘鹏, 聂鑫, 刘航. 三套管自复位屈曲约束支撑滞回性能研究[J]. 工程力学, 2017, 34(11): 59-65.
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[1] 于琦;孟少平;吴京;郑开启. 预应力混凝土结构组合式非线性分析模型[J]. 工程力学, 2011, 28(11): 130 -137 .
[2] 顾致平;和兴锁;方同. 微分对接条件对次谐共振影响的研究[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 62 -66 .
[3] 李艺;赵文;张延年. 系统刚度可靠性分析的加速算法[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 17 -20 .
[4] 熊渊博;龙述尧;胡德安. 薄板屈曲分析的局部Petrov-Galerkin方法[J]. 工程力学, 2006, 23(1): 23 -27 .
[5] 罗战友;夏建中;龚晓南. 不同拉压模量及软化特性材料的球形孔扩张问题的统一解[J]. 工程力学, 2006, 23(4): 22 -27 .
[6] 纵智育;辛克贵;王珊. 张力膜结构初始形态分析的曲面四边形单元[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 32 -36,2 .
[7] 李永莉;赵志岗;侯志奎. 卷积型加权残值法求解薄板的动力学问题[J]. 工程力学, 2006, 23(1): 43 -46 .
[8] 钟阳;张永山. 矩形悬臂厚板的解析解[J]. 工程力学, 2006, 23(2): 52 -55,4 .
[9] 李雷;谢水生;黄国杰. 应变梯度塑性理论下超薄梁弯曲中尺度效应的数值研究[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 44 -48 .
[10] 许杨健;李现敏;文献民. 不同变形状态下变物性梯度功能材料板瞬态热应力[J]. 工程力学, 2006, 23(3): 49 -55,9 .
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2018年11月15日