多层冷弯薄壁型钢住宅组合墙体抗剪性能试验研究

论文摘要

本文是对六层冷弯薄壁型钢住宅底层组合墙体抗剪性能的试验研究。论文主要阐述的内容有：组合墙体抗剪试验研究、组合墙体非线性有限元分析及组合墙体初始刚度简化计算。本文的主要目的是根据试验数据值及有限元分析值,为多层冷弯薄壁型钢住宅体系的抗震性能提供理论依据。本文的抗剪试验主要是对骨架立柱间距均为400mm的两面X支撑组合墙体、单面定向刨花板（OSB板）组合墙体和一面X支撑、一面OSB板组合墙体及骨架立柱间距为600mm单面定向刨花板组合墙体进行1：1的足尺抗剪性能试验研究,墙体试件的高宽为2.9m×2.4m,X支撑及拉条的厚度为1.78mm、宽为30mm的扁平钢带,OSB面板厚12mm,对试件的加载方式为在竖向荷载作用下对墙体施加水平反复荷载。试验结果说明：立柱间距小的组合墙体初始刚度、抗剪承载力及屈服荷载、最大荷载处对应抗侧刚度比立柱间距大的组合墙体高；设置X斜撑可提高组合墙体的受剪刚度和受剪承载力,且OSB板较X支撑对墙体抗剪刚度和承载力贡献较大。有限元部分模拟竖向荷载及低周反复荷载作用下墙体的受力情况,同时考虑材料的非线性和几何非线性,采用塑性壳单元模拟墙体的各个部分,自攻自钻螺钉的连接通过耦合的方式实现,求解方式由有限元软件自动选择。对比有限元的分析结果与试验数据值,两者吻合较好,从而证明有限元模型建立的合理性及有限元分析方法的正确性和可行性。在此基础上,本文还对墙体钢材的壁厚、OSB板的板厚、有无横向拉条及刚性支撑等因素进行了参数分析,结果表明：设置刚性支撑和拉条可以防止组合墙体中立柱的扭曲,对组合墙体抗剪承载力有所提高,但影响不大,钢材的壁厚及墙面板的厚度的改变,对组合墙体受剪承载力的提高都在6%-10%。笔者根据试验数据及有限元分析结果认为：该组合墙体可以满足实际工程的应用要求。最后,在总结本文工作的基础上,提出了本课题尚需解决的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 课题研究的背景和现实意义
• 1.3 多层冷弯薄壁型钢住宅的发展状况
• 1.4 冷弯薄壁型钢结构的相关研究
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 多层冷弯薄壁型钢住宅底层组合墙体试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验目的及内容
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试验内容
• 2.3 材性、试件及试验装置
• 2.3.1 试件材料性能
• 2.3.2 试件概述
• 2.3.3 试验荷载设计
• 2.3.4 测点布置
• 2.4 试验装置及试验过程
• 2.4.1 试验装置
• 2.4.2 加载制度
• 2.4.3 试验过程及破坏特征
• 2.5 试验数据整理及分析
• 2.5.1 试件屈服点、破坏点的确定方法
• 2.5.2 试验验数据处理
• 2.5.3 试验结果及分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 多层冷弯薄壁型钢住宅底层组合墙体非线性有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 墙体有限元模型的建立
• 3.2.1 分析模型概述
• 3.2.2 墙体单元类型选取
• 3.2.3 有限元模型的建立
• 3.2.4 边界条件及加载
• 3.3 非线性分析问题
• 3.4. 求解及后处理
• 3.4.1 非线性分析问题
• 3.4.2 对结果的后处理
• 3.5 有限元模型抗侧性能分析
• 3.5.1 两面X支撑间距为400mm墙体有限元模型抗侧性能的分析
• 3.5.2 一面X支撑和一面OSB板间距为400mm墙体有限元模型抗侧性能的分析
• 3.5.3 单面OSB板间距400mm墙体有限元模型抗侧性能的分析
• 3.5.4 单面OSB板间距为600mm墙体有限元模型抗侧性能的分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 冷弯薄壁型钢住宅底层组合墙体抗剪性能影响因素有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 有限元模型
• 4.2.1 有限元模型求解
• 4.2.2 对组合墙体有限元模型计算参数分析
• 4.2.3 有限元模型内力分布及破坏特征
• 4.3 结论
• 第5章 冷弯薄壁型钢住宅底层组合墙体抗侧初始刚度简化计算
• 5.1 引言
• 5.2 初始刚度计算公式
• 5.2.1 简化模型的建立
• 5.2.2 初始刚度理论公式推导
• 5.3 理论分析与试验结果的对比
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢