r - The Hong Kong Polytechnic University

The 5th Cross-strait Conference on Structural and Geotechnical Engineering (SGE-5)
Hong Kong, China, 13-15 July 2011
低 层 冷 弯 薄 壁 型 钢 龙 骨 式 住 宅 结 构 足 尺 模 型 振 动 台 试 验 研 究
沈 祖 炎 * 1,2
1,2 2
3
4
李 元 齐 刘 飞 秦 雅 菲 吴 曙 岽
(1. 土 木 工 程 防 灾 国 家 重 点 实 验 室 , 上 海 200092;2. 同 济 大 学 建 筑 工 程 系 , 上 海 200092;3. 蓝 璀 建 筑 钢 结 构 ( 上
海 ) 有 限 公 司 , 上 海 201613;4. 上 海 钢 之 杰 ( 集 团 ) 公 司 , 上 海 200949)
摘 要 : 本 文 设 计 了 三 栋 两 层 冷 弯 薄 壁 型 钢 住 宅 房 屋 的 足 尺 模 型 , 龙 骨 体 系 模 型 I 采 用 屈 服 强 度
550MPa 钢 材 , 模 型 II 和 III 采 用 S350 冷 轧 板 。 复 合 墙 体 外 墙 的 外 覆 面 板 分 别 采 用 OSB 板 和 带 肋 波
纹 钢 板 , 内 覆 面 板 采 用 石 膏 板 ; 内 墙 内 外 覆 面 板 均 为 石 膏 板 。 进 行 了 三 栋 模 型 振 动 台 试 验 , 试 验 选
取 3 条 实 测 地 震 波 记 录 和 1 条 人 工 合 成 波 , 加 载 工 况 考 虑 从 7 度 多 遇 到 9 度 罕 遇 水 平 。 结 果 表 明 ,
结 构 破 坏 均 发 生 在 连 接 部 位 和 墙 板 局 部 区 域 , 主 要 破 坏 模 式 表 现 为 自 攻 螺 钉 的 脱 落 、 石 膏 板 局 部 破
裂 和 带 肋 波 纹 钢 板 相 互 脱 离 。 模 型 底 层 墙 体 钢 龙 骨 斜 拉 条 可 能 屈 服 破 坏 , 墙 体 立 柱 基 本 无 破 坏 。 结
构 设 计 时 要 关 注 门 、 窗 部 位 局 部 加 强 和 自 攻 螺 钉 连 接 可 靠 性 。 在 强 震 作 用 下 , 整 体 结 构 水 平 刚 度 虽
然 会 有 大 削 弱 , 但 无 倒 塌 危 险 , 采 用 此 两 种 双 面 覆 板 构 造 复 合 墙 体 的 模 型 结 构 在 试 验 的 地 震 烈 度 水
平 下 能 够 符 合 我 国 抗 震 设 防 地 区 大 震 不 倒 的 要 求 。 最 后 , 对 这 类 结 构 的 抗 震 设 计 方 法 提 出 了 建 议 。
关 键 词 : 冷 弯 薄 壁 型 钢 振 动 台 试 验 动 力 特 性 抗 震 性 能
SHAKING TABLE TESTS ON FULL-SCALE LOW-RISE COLD-FORMED
THIN-WALLED STEEL RESIDENTIAL BUILDINGS USING LIGHT-GAUGE
COMPOSITE WALLS
Zuyan Shen* 1,2 , Yuan-Qi Li 1,2 , Fei Liu 2 , Yafei Qing 3 , Shudong Wu 4
1 State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering, Shanghai 200092, China
2 Department of Building Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 Bluescope Steel (Shanghai) Co., Ltd , Shanghai 201613, China
4 Shanghai Beststeel Group, Shanghai 200949, China
Abstract: In this paper, three full-scale models of cold-formed thin-walled steel residential structures were
designed, one with G550 framing system, OSB board as external panel and gypsum board as internal panel, the
other two with S350 framing system and OSB board and ribbed corrugated steel sheet as external panels,
respectively, and gypsum board as internal panel. Shaking table tests were performed on these three models
using three actual seismic records and one artificial wave with a loading scheme from intensity 7 0 of frequently
occurred earthquake to intensity 9 0 of seldom occurred earthquake. It is shown that, the structural composite
walls can satisfy seismic fortification level specified in the code, all the three models have excellent
performance under the earthquake action. The main failures of the full-scale models were pulling out of
self-drilling screws, rupture of local plasterboards and detachment of ribbed corrugated sheets from each other;
Full attention should be paid to strengthen window, door opening regions and increase reliability of self-drilling
screw connections. Finally, combining with domestic and foreign research achievements, seismic design method
for this kind of residential structures with light-gauge composite walls were proposed.
Keywords: light-gauge composite wall, monotonic shear test, cyclic test, full-scale shaking table test, seismic
design method
一 、 前 言
冷 弯 薄 壁 型 钢 龙 骨 房 屋 体 系 近 年 来 在 国 际 上 发 展 十 分 迅 速 , 屈 服 强 度 345MPa 以 上 、 厚 度 2mm
以 下 的 高 强 超 薄 钢 板 作 为 一 种 新 材 料 , 加 工 成 型 的 冷 弯 型 钢 在 北 美 、 日 本 、 澳 洲 等 发 达 国 家 和 地 区
被 广 泛 应 用 于 低 多 层 钢 结 构 住 宅 等 建 筑 中 。 目 前 , 这 类 冷 弯 超 薄 壁 型 钢 在 中 国 大 陆 的 生 产 和 使 用 才
刚 刚 起 步 , 但 市 场 应 用 前 景 广 阔 。 但 现 行 国 家 标 准 《 冷 弯 薄 壁 型 钢 设 计 规 范 》 [1] 仅 适 用 于 承 重 构 件
板 材 厚 度 2mm~6mm 的 Q235 及 Q345 钢 材 , 对 强 度 更 高 且 厚 度 在 2mm 以 下 的 超 薄 壁 冷 弯 型 钢 承 重
构 件 的 设 计 方 法 尚 无 明 确 条 文 可 依 。 同 时 , 中 国 大 陆 地 区 都 有 抗 震 设 防 的 要 求 , 考 虑 到 冷 弯 薄 壁 型
钢 板 材 的 高 强 度 、 低 延 性 特 点 , 在 国 内 进 一 步 推 广 应 用 时 整 体 结 构 的 抗 震 性 能 是 一 个 关 键 性 问 题 。
国 外 已 开 展 了 对 冷 弯 薄 壁 型 钢 结 构 体 系 抗 震 性 能 的 相 关 研 究 , 文 献 [2][3] 对 冷 弯 薄 壁 型 钢 抗 剪 墙
基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (50878168)
作 者 简 介 : 沈 祖 炎 (1935-), 男 , 浙 江 杭 州 人 , 同 济 大 学 教 授 , 中 国 工 程 院 院 士 , 从 事 钢 结 构 的 教 学 、 科 研 和 工 程 实 践 工 作 。
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