新型冷成型钢承重组合墙体抗剪性能试验研究

发布时间：2017-11-10 01:23

  本文关键词：新型冷成型钢承重组合墙体抗剪性能试验研究

  更多相关文章： 新型冷成型钢承重组合墙体 抗剪性能 试验研究 数值模拟 简化计算

【摘要】：冷成型钢结构住宅体系作为一种新型结构体系,具有轻质高强,环保节能,施工速度快等优势,在欧美、澳洲和日本等地区已广泛应用于低层住宅。我国对冷成型钢结构住宅体系的研究起步较晚,考虑到我国人口众多的国情,将传统的低层冷成型钢结构体系扩展为多层体系更具有现实意义,为此,本课题组提出一种适用于多层轻钢建筑的新型冷成型钢结构承重组合墙体结构。本文采用足尺试验和数值模拟对其抗剪性能进行了研究,并对其抗剪承载力提出简化计算方法,主要内容与结论如下：1、对12片足尺墙体试件进行了有竖向力的水平单调加载和有竖向力的水平低周往复加载,考察覆板材料、立柱截面、螺钉边距、覆板厚度等因素对其抗剪性能的影响,通过试验得到各试件的破坏特征、承载能力、位移、抗剪强度和延性等参数,对比分析得到以下结论：(1)墙体破坏源于螺钉连接失效,最终由于失效螺钉过多导致墙体破坏； (2)覆双层石膏板墙体试件极限承载力比覆单层石膏板试件提高55.96%；(3)位于底层的玻镁板由12mmm增加到15mm,墙体试件极限承载力提高22.77%；(4)立柱截面和墙板单元拼接处螺钉边距对组合墙体抗剪承载力影响很小； (5)玻镁板与石膏板共同作为覆板材料,比只采用石膏板作为覆板材料,墙体承载力有明显提高,但延性会下降。2、利用OpenSeeS对组合墙体试件进行抗剪性能数值模拟,与试验结果对比可知：本文建模方法可以准确得到新型冷成型钢承重组合墙体的极限承载力,最大误差在10%以内,并且Pinching4材料本构模型可以较好地模拟自攻螺钉连接复杂的滞回特性,利用OpenSeeS模拟得到的滞回曲线具有明显的“捏缩效应”,与试验结果吻合较好。在模型正确性得到试验充分验证的基础上,对立柱间距、螺钉间距等因素进行了变参数分析,得出以下结论：(1)立柱间距由600mm变为400mm对组合墙体抗剪性能没有明显影响；(2)墙体抗剪承载力主要与墙板四周螺钉的间距有关,而与墙板中部立柱上螺钉间距的关系很小。3、通过分析此新型冷成型钢组合墙体抵抗水平剪力的传递机理和破坏模式,对组合墙体进行合理简化,采用整体分析方法和类比螺栓偏心受剪(弹性分析方法和极限强度分析方法)这两种方法推导出组合墙体抗剪承载力的简化计算公式。其中,整体分析方法结合本试验中试件破坏现象和数值模拟结果,做出了合理改进,即认为边柱螺钉参与承担水平剪力,忽略墙板中间立柱上螺钉的作用,简化计算得到的结果与试验结果比值在0.88—1.11之间；弹性分析方法和极限强度分析方法借鉴螺栓群偏心受剪的计算方法,将组合墙体视为受到水平偏心剪力的螺钉群进行分析,其中,弹性分析方法计算结果偏小,最大误差为21%；极限强度分析方法计算结果偏高,最大误差为19%。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9

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本文编号：1164463