基于蒙皮效应的轻钢密立柱体系受力性能分析

论文摘要

轻钢密立柱住宅在欧美已得到广泛应用，但在我国才刚起步，对其受力性能研究也不全面，尚无相应的设计规范规程等设计依据。本文对低层轻钢密立柱复合墙体的抗剪性能进行了有限元模拟分析，并考察墙体的动力滞回性能和低层轻钢密立柱住宅在地震荷载中的整体受力性能。首先，对轻钢密立柱复合墙体进行抗侧有限元建模分析。通过改变有限元模型的边界条件及加载方式，使所建模型与试验的破坏形态、承载力数值相吻合，验证了本文轻钢密立柱墙体有限元模型的正确性。其次，对影响轻钢密立柱复合墙体的抗侧性能的不同因素进行有限元分析，为后续分析提供依据。再次，对低层轻钢密立柱复合墙体开洞进行了分析，比较了开洞及不开洞情况下墙体的抗侧承载力及变形能力。根据模型的破坏形态提出了相应的加固方法使墙体的蒙皮效应仍能被利用。然后，分析了轻钢密立柱墙体的动力滞回性能，同时分析了墙体的不同因素对滞回的影响。最后，在前述滞回分析的基础上，建立轻钢密立柱低层整体模型，研究其模态和自振频率，并采用南京波分析其在地震动情况下的整体受力性能。同时，在规范允许的范围内分析比较不同平面尺寸和阻尼比条件下房屋的抗震性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 轻钢密立柱住宅的国内外发展现状
• 1.3 轻钢密立柱住宅的国内研究概况
• 1.4 轻钢密立柱住宅的国外研究概况
• 1.5 本文研究的分析思路及主要内容
• 第二章 轻钢密立柱结构体系介绍及有限元试验对比
• 2.1 轻钢密立柱结构介绍及受力体系
• 2.1.1 结构体系简介
• 2.1.2 轻钢密立柱受力机理
• 2.1.3 规范相关条文
• 2.2 体系抗侧计算原理及算例
• 2.2.1 文献推荐算法及规范条文
• 2.2.2 算例对比
• 2.3 体系抗侧有限元分析及试验对比
• 2.3.1 墙体抗侧试验模型介绍
• 2.3.2 墙体抗侧模型计算假设
• 2.3.3 构件及连接件材料的选用及相应参数
• 2.3.4 单元选用、网格划分、边界条件及加载方法
• 2.3.5 计算结果分析
• 第三章 影响轻钢密立柱墙体抗侧性能因素分析
• 3.1 弹簧曲线对墙体抗侧性能的影响
• 3.2 板厚对墙体抗侧性能的影响
• 3.3 长高比对墙体抗侧性能的影响
• 3.3.1 高度相同时不同长高比的影响
• 3.3.2 长度相同时不同长高比的影响
• 3.3.3 长高比相同时不同高度的影响
• 3.4 开洞对墙体抗侧性能的影响
• 3.4.1 开洞蒙皮体有限元模型介绍
• 3.4.2 洞口尺寸的影响
• 3.4.3 开洞位置的影响
• 3.4.4 开洞蒙皮体加固方法的研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 轻钢密立柱墙体滞回性能及整体地震动时程分析
• 4.1 滞回性能分析
• 4.1.1 墙体滞回分析模型介绍
• 4.1.2 模型的加载
• 4.1.3 弹簧曲线对动力滞回性能的影响
• 4.1.4 OSB 板厚度对动力滞回性能的影响
• 4.1.5 墙体长高比对动力滞回性能的影响
• 4.2 轻钢密立柱住宅地震时程分析
• 4.2.1 分析模型介绍
• 4.2.2 平面尺寸对模型地震动响应的影响
• 4.2.3 结构阻尼比对模型地震动响应的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文