加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能研究

发布时间：2020-07-09 22:45

【摘要】：加斜撑的冷弯薄壁型钢组合墙体是目前国内外研究涉及较少的一种新型组合墙体。其通过设置斜撑构件来改善墙体的抗剪性能,具有很好的应用价值。然而目前针对这种新型墙体的研究成果并不丰富,其受力性能和承载力计算方法还有待于进一步系统性的研究。本文对加斜撑冷弯薄壁组合墙体的抗震性能进行了试验研究与理论分析,考察了墙体的受力过程特征、破坏模式、滞回性能、延性及刚度变化,探讨了墙体高宽比、面板螺钉间距、钢材强度、完全支撑与非完全支撑设置等影响因素对墙体抗震性能的影响规律,并依据国内外规范,确定此类墙体在抗震设计时的抗剪承载力设计值。首先对6面覆OSB板和不覆板的加斜撑冷弯薄壁组合墙体进行了低周往复加载试验,研究了有、无外敷面板和不同高宽比对组合墙体抗震性能的影响。考察了冷弯薄壁型钢组合墙体的破坏模式、变形特征、极限承载力,分析了组合墙体耗能能力、延性以及刚度变化等力学特征。同时对自攻螺钉进行了抗剪连接试验,分析了不同连接方式的自攻螺钉连接件的力学性能。在试验研究的基础上,对试验墙体进行了有限元模拟分析,模型中采用弹簧单元对螺钉进行模拟,还原试验中自攻螺钉的真实连接情况。通过与试验结果的对比,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。在此基础上,依据分析模型对加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体进行变参数分析,考察了带斜撑组合墙体的高宽比、面板螺钉间距以及钢材强度以及非完全支撑设置等影响因素对墙体受力性能及承载力的影响规律。最后根据试验和有限元分析结果,结合国内外规范中对冷弯薄壁型钢抗剪承载力的相关规定及理论背景,得到了加斜撑的冷弯薄壁型钢组合墙体的抗力分项系数,确定此类墙体在水平地震作用下的抗剪承载力设计建议取值,为工程的应用和研发提供了参考。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9;TU352.11
【图文】：

之传统的烧结砖等建筑材料工艺不利于环种满足可持续发展并符合绿色可再生理念的混凝土结构和其他结构相比，具备以下次研究和试验验证，轻钢钢材本身具有较和混凝土结构有相对更长的自振周期，在好，具有很强的抗震能力和抵抗水平荷载发生突然倒塌，保证了住宅的安全可靠性；ence图 1. 2 冷弯薄壁型钢结构墙体构造示意Fig.1. 2 Cold-formed steel framing shear wa

图 2. 4 钢材材性试验应力应变曲线Fig. 2.4 Stress-strain curve of steel property tests表 2. 5 钢材材性试验测量结果Table 2.5 results of material property tests of steel表 2. 6 12mm 厚 OSB 板物理力学性能Table 2.6 physical properties of 12mm-thickness OSB board公称屈服强度(N/mm2)抗拉强度(N/mm2)伸长率（%） 弹性模（mm）试验值平均试验值平均试验值平均 试验值 10×1.23633584694624544.4175491360 464 44 173507350 454 44 187462

（c）下部节点板附近斜撑屈曲 （d）下部节点板连接螺钉剪断图 2. 7 B1-1 试件试验加载过程和破坏特征Fig. 2.7 Loading process and failure features of specimen B1-1由于无面板墙体平面内刚度较低，位移增大时力的增长较慢。水平位移达到10mm 时，靠近顶梁的斜撑翼缘出现了明显折皱，如图 2.7(b)，此时水平作动器推力已达到 20kN 以上；在进行位移 20mm 的第一个滞回圈加载时，斜撑的下部和中部翼缘已经多出出现明显屈曲，如图 2.7(c)；当进行 30mm 位移滞回圈加载时，墙体试件中间底部节点板中的自攻螺钉开始出现滑移，并且随着试验进行而被剪断失效，伴随巨大响声蹦出墙体，随着螺钉的脱落，节点板与墙体骨架连接出现明显的错动，最终导致墙体承载力下降（如图 2.7(d)）。

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本文编号：2748083