冷弯薄壁C型钢—稻草板组合墙体抗震性能试验研究

发布时间：2020-06-07 08:05

【摘要】：近年来,冷弯薄壁型钢结构建筑在国内得到了一定发展。目前常使用OSB板、石膏板、竹胶合板、轻质混凝土板等作为这类建筑的覆面板。同时,纸面稻草板这一新型生态板材也走进了国内市场。纸面稻草板具有隔热阻燃,隔音降噪等优点,并且生产过程环保,原材料再生周期短。因此在冷弯薄壁型钢结构建筑中采用纸面稻草板作为墙体覆面板,可以改善墙体的隔热隔音性能,同时充分利用了废弃农业资源。本文通过试验和有限元分析方法,对冷弯薄壁C型钢-纸面稻草板组合墙抗震性能进行研究,为该组合墙体的工程应用提供参考依据。开展了 4个足尺冷弯薄壁C型钢-纸面稻草板组合墙体和1个不覆面板的型钢骨架的低周往复加载试验,研究了不同竖向荷载、有无纸面稻草板覆面、型钢骨架中有无斜撑对墙体抗震承载力的影响。分析得到各试件的承载力特征值、抗侧刚度、延性系数和能量耗散系数等抗震性能指标。结果表明:两侧覆上纸面稻草板可使型钢骨架的承载力提高7～8倍,斜撑对墙体承载力的提高不明显;随着竖向荷载增大,墙体承载力呈线性减小;此类墙体抗震承载力为13.81kN/m～19.75 kN/m,延性和耗能能力等各项抗震指标良好;此类墙体抗侧刚度稍显不足,主要破坏形式是纸面稻草板和型钢之间的连接破坏以及钢骨架边立柱底部局部屈曲,可对此进行改进。利用有限元软件ANSYS进行有限元分析。在建模过程中充分考虑了材料非线性和几何非线性,采用耦合和建立弹簧单元的方法来模拟自攻螺钉的作用,并根据试件在试验中实际受力情况给模型施加合理的边界条件。有限元分析结果与试验结果基本吻合,验证了有限元分析方法可行性。在此基础上,通过有限元参数分析,研究了型钢骨架截面尺寸、钢材强度、立柱间距、外围螺钉间距和墙体高宽比等因素对墙体承载力的影响。分析结果表明:适当减小立柱间距和外围自攻螺钉间距是提高墙体承载力比较经济有效的方法。同时柱距不宜小于400mm,外围自攻螺钉间距不宜小于100mm。基于以上研究,根据组合墙体的破坏形态建立平衡方程,推导出适用于不同高宽比和竖向荷载的冷弯薄壁C型钢-纸面稻草板组合墙抗震承载力公式。并且借鉴同类文献,得出适合于该类组合墙体抗震设计的承载力分项系数。通过与其他覆面板墙体对比,验证了该组合墙体可以作为承重墙体使用。并结合试验中遇到的问题以及研究得到结论提出一些设计建议。
【图文】：

轻型钢屋架,罗马尼亚,滞回模型,房屋结构

型钢组合墙体三维动力非线性分析中，该模型是单自由度体系，其中覆面板被简化为交逡逑叉拉压杆，有限元分析时，组合墙体的滞回性能通过假定在拉压杆上出现纤维铰来模逡逑拟，如图１－３所示。同时该研究也对组合墙体在可能的地震作用下的强度、延性给出了逡逑初步的结论。逡逑＿Ｍ／２逦Ｍ／２＿逡逑Ｗ逦纤维铰逡逑／逦（ＦＨ）逡逑图１－３墙体抗剪滞回模型逡逑２00８年，罗马尼亚普利塔力卡大学的Ｄｕｂｉｎａ等人［３１］通过轻型钢屋架房屋结构抗震逡逑性能试验发现：组合墙体的整体性主要取决于连接构件的性能；房屋三维结构的整体性逡逑受到非结构构件的影响很大，在传统的设计过程中并未考虑这些影响。此外Ｄｕｂｉｎａ等逡逑人在试验中，，还对轻钢结构的震动进行了分析，提出这种结构的组合墙体在抗震设计时逡逑阻尼比宜取０．０５。逡逑２０１２年，土耳其安蒂提姆大学的Ｂａｒａｎ等人［３２］进行了邋１３个分别以ＯＳＢ板和ＣＦＳ逡逑板（冷成型钢板）为覆面板的全尺寸组合墙体单调受剪试验。经过试验发现，墙体底部逡逑抗拔构件和它附近的下导轨型钢破坏比较严重，这表明抗拔件提供的抗力大小对组合墙逡逑体的承载力有很大影响。此外型钢骨架中对角支撑的存在，能略微提高组合墙体的承载逡逑了和前期刚度。同时研宄也给出了预测类似墙体承载力的计算公式。逡逑２０１３年

钢板,试件,稻草板,组合墙体

冷弯薄壁ｃ型钢－纸面稻草板组合墙的抗震性能，本试验依次进行冷草板的材性试验，以及组合墙体低周往复加载试验。型钢和稻草板响组合墙体的抗震性能。通过材性试验，可初步掌握两种材料的力试验研宄和有限元分析研究提供依据。组合墙体试验中，共制作４个型钢骨架进行研宄。通过观察试件的破坏过程，分析破坏机理，，研究了竖向荷载、斜撑对墙体抗震承载力的影响，验证了这种组（以下“纸面稻草板”也简称作“稻草板”）逡逑试验逡逑材性试件逡逑用钢材为市场购买的鞍钢产Ｑ２３５Ｂ镀锌钢板，单面镀层厚度为２０１．５ｍｍ和１．０ｍｍ两种。试件沿钢板平行轧制方向取样，试件的尺均根据ＧＢ／Ｔ邋２２８．１－２０１０《金属材料拉伸试验第１部分：室温试验同厚度钢材的拉伸试件各制作４个，两组一共８个，各试件的具体１。逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9;TU352.11

【参考文献】