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轻质外墙与钢框架连接构造技术的开发和性能研究

发布时间:2018-11-06 11:29
【摘要】:近年来,随着住宅产业化的推行,钢结构作为装配式住宅的优良结构形式,已被广泛应用于住宅建筑中,钢结构住宅与传统结构相比,在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势,但是目前钢结构住宅困扰其发展的主要困难有两点:首先是缺乏与钢结构住宅结构体系相配套的围护体系,其次,尽管钢结构住宅建设试点工程已在部分地区实施,并赢得了市场的好评。但是对于如何推进我国钢结构住宅体系的发展尚缺乏较系统的研究,因此要想推广钢结构住宅,围护结构与钢框架的有效连接就尤为重要。通过对国内外围护外墙与钢框架已有连接进行分析,开发了一种有效的连接形式,开发连接使外墙与钢梁进行柔性连接,防止连接螺栓贯穿墙体,注意了外墙与钢框架因为热胀冷缩的不同造成连接的损害,从而使得连接的寿命提升,受力明确、载力高、可靠、寿命长,尽量做到现场湿作业少;并且通过理论计算,从而确定了连接的焊缝尺寸和螺栓规格。本文围护外墙板采用ALC墙板,对开发连接开展了单调加载和低周期往复加载试验,分析了连接的荷载-位移曲线,低周期往复加载作用下的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、节点延性和耗能能力等。结果表明,连接在单调及往复荷载作用下具有良好的工作性能,单调荷载作用下各阶段力学特征分明,通过对墙板缠碳纤维布有效获得了开发连接的极限承载力。低周期往复荷载作用下,表明连接具有良好的抗震性能,“先墙板,后连接”的破坏模式对连接抗震来说较为安全,通过计算各试件的等效刚度得出,同样的ALC板厚的连接形式,不缠有碳纤维布墙板是缠有碳纤维布墙板初始刚度的1.19~1.96倍;连接的延性系数较高,在3.954~7.843范围内,连接还具有良好的耗能性能(能量耗散系数E在0.81~1.83范围内)。通过对是否对ALC墙板缠有碳纤维布的试件对比,可以得到连接在往复荷载作用下的极限承载力和带有ALC墙板的极限承载力,这对以后钢框架通过开发连接与其他轻质墙板连接提供了理论依据,对以后建筑中采用ALC墙板提供了试验依据。从连接的单调加载和低周期往复加载的试验结果看,连接的极限承载力和对应的位移,分别都满足GB50011-2010《建筑抗震设计规范》非结构构件的地震、风荷载和对于多高层钢结构建筑弹性层间位移角不超过1/250的要求。
[Abstract]:In recent years, with the implementation of housing industrialization, steel structure, as an excellent structural form of prefabricated housing, has been widely used in residential buildings. Construction and comprehensive economy have advantages, but there are two main difficulties in the development of steel structure housing: first, the lack of enclosure system matching with steel structure housing system; secondly, Although the steel structure residential construction pilot project has been implemented in some areas, and won the market praise. However, there is still a lack of systematic research on how to promote the development of steel structure housing system in our country. Therefore, it is very important to effectively connect the envelope structure and steel frame in order to popularize the steel structure residence. Through the analysis of the existing connection between the exterior wall and the steel frame at home and abroad, an effective connection form is developed, which makes the external wall and the steel beam flexible connection, and prevents the connecting bolt from penetrating the wall. Attention is paid to the damage of the connection between the external wall and the steel frame due to the difference of thermal expansion, cooling and contraction, so that the connection life is increased, the force is clear, the load is high, the reliability is high, the life is long, and the site wet operation is as little as possible; The weld size and bolt specification are determined by theoretical calculation. In this paper, ALC wallboard is used to carry out monotone loading and low period reciprocating loading test for the development connection. The load-displacement curve, hysteretic curve and skeleton curve of the connection under low-period reciprocating loading are analyzed. Stiffness degradation curve, node ductility and energy dissipation capacity. The results show that the connection has good working performance under monotone and reciprocating loads, and the mechanical characteristics of each stage are distinct under monotone load. Under the low period reciprocating load, it is shown that the connection has good seismic performance. The failure mode of "first wall plate, then connection" is more safe to the seismic resistance of the connection, and the equivalent stiffness of each specimen is calculated. The same ALC plate thick connection form, does not have the carbon fiber cloth wall board to be wrapped with the carbon fiber cloth wall board initial stiffness 1.19 to 1.96 times; The ductility coefficient of the connection is higher and the energy dissipation coefficient E is in the range of 0.81 ~ 1.83 in the range of 3.954 ~ 7.843. By comparing whether the ALC wallboard is wrapped with carbon fiber sheet, the ultimate bearing capacity connected to the reciprocating load and the ultimate bearing capacity with ALC wallboard can be obtained. This provides the theoretical basis for the later steel frame to connect with other lightweight wallboards through the development of the joint, and provides the experimental basis for the use of ALC wallboards in the future buildings. From the test results of monotonic loading and low-period reciprocating loading of connections, it is found that the ultimate bearing capacity and the corresponding displacements of the connections meet the earthquake of the non-structural members of the GB50011-2010 Code for Seismic Design of buildings, respectively. The requirement of wind load and elastic interstory displacement angle is not more than 1 / 250.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU391

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本文编号:2314139

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