冷弯薄壁型钢-OSB板楼盖的试验研究

作者:滕学锋;曹宝珠;许超;逯琳琳;孙国栋;曹冉 刊名:吉林建筑工程学院学报 上传者:李永战

【摘要】为研究冷弯薄壁型钢—OSB板组合楼盖的承载力和延性性能,对其进行了足尺静力试验,得出了受力性能的一般规律.试验结果表明,用自攻螺钉连接的卷边C型钢和OSB板能够共同工作,并具有较高的承载力和较好的延性性能,能够满足多层轻钢住宅的楼面承载力要求.

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0引言目前,国内轻钢住宅主要有4种结构类型,即热轧H型钢框架结构、钢管混凝土结构、轻钢龙骨结构和冷弯薄壁型钢结构[1-4].其中,前两种结构形式可用于多层和高层建筑,轻钢龙骨结构仅限于两层以下建筑,这些结构的设计和施工方法已趋于成熟.冷弯薄壁型钢结构可用于低层和多层建筑,其低层住宅体系在引进国外技术后发展迅速,但价格偏高,需要进一步国产化,而多层住宅体系仍处于研发阶段.由于我国的城镇住宅以多层为主,一般为6层左右,若采用热轧H型钢或钢管混凝土结构,用钢量较大,而轻钢龙骨结构难以满足竖向承载力要求,因此,冷弯薄壁型钢结构体系成为多层住宅的最佳选择.可采用小截面H型钢或方钢管与冷弯薄壁型钢相组合作为竖向承重结构,以冷弯薄壁型钢与OSB板组合楼板为楼面承重结构、复合保温墙体为维护结构,形成新型节能多层轻钢住宅结构体系.针对这一体系,我们开展了一系列的理论分析和试验研究工作,完成了冷弯薄壁型钢与OSB板组合楼盖的足尺静力承载力试验.笔者详细介绍了冷弯薄壁型钢与OSB板组合楼盖试验情况和试验结论,为其实际应用和进一步研究提供了参考和借鉴.1试验设计试验是低层轻型钢结构装配式住宅的楼盖,拟定楼盖尺寸为3600mm4000mm,承重梁采用C型钢梁,截面尺寸为C80mm50mm20mm2.3mm,间距400mm;楼面板采用18mm厚的OSB定向刨花板,其铺设方向如图1(a)所示,即板纵向垂直于C型钢梁布置.用ST4.2自钻自攻螺钉将OSB板与C型梁连接,板周边螺钉间距150mm,中间区域螺钉间距250mm.为保证其整体稳定性,用刚性支撑件和扁钢于跨中部分进行连接(图1(b)),并且在梁端用U型钢边梁加以固定,楼盖梁与边梁之间亦用ST4.2自钻自攻螺钉以加劲件的形式连接,加劲件采用C型钢,尺寸为80mm80mm80mm1.8mm.楼盖以砖基础支撑,采用角钢连接,角钢间距1m,用直径10mm的膨胀螺栓与砖基础连接(图1(c)).1.1测点布置楼面结构采用C型钢与OSB板由自攻螺钉相连接,其整体工作性能取决于连接是否牢固.在C型钢受荷载作用时,OSB板可能全部或部分截面参与工作,类似于型钢-混凝土组合梁的作用机理.为考查OSB板在组合楼面中对承载力的贡献,在其上共布设了24个大尺寸应变片(图2),用于观测板上、下表面的应变和变形.应变片分别沿横向与纵向布置,板上、下表面的布置位置和形式相同,括号内数字为下表面应变片的序号.C型钢相当于组合密肋楼盖中的密肋梁,OSB板可看作是密肋梁的翼缘.C型钢单独受力时,其应力应变沿截面呈单轴对称,中和轴为水平方向.当OSB板参与受力工作时,C型钢中和轴上移,受拉截面面积增大.为考查这一组合楼盖的整体工作性能,在C型钢上共布设了55个应变片,其中41个应变片用于量测C型钢上、下表面的应力、应变情况(图3),14个应变片用于量测组合楼盖跨中位置C型钢腹板的应力、应变情况(图4).应变片平面布置图中括号前与括号中数字为C型钢上翼缘与下翼缘应变片的序号,括号后为C型钢腹板应变片的序号.这样,不仅可以测出该组合楼盖C型钢屈服时的荷载,还可以全过程观测C型钢腹板在加载过程中中和轴的位置变化情况,对组合楼盖的整体工作性能进行深入研究.C型钢梁OSB板刚性支撑扁钢带OSB板基础胀栓C型钢梁U型边梁加劲件(a)楼面板连接(b)楼面支撑设置(c)楼面与基础连接图1楼板布置与连接示意图板边螺钉板中间螺钉OSB板C型钢梁OSB板C型钢梁扁钢带刚性支撑OSB板C型钢梁U型边粱加劲件胀栓基础图2OSB板应变片平面布置图3C型钢应变片平面布置图4板跨应中变C片型

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