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多层冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体抗侧移刚度研究

金诚  
【摘要】:本文对多层冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体抗侧移刚度的研究是在参考相关文献的基础上,通过试验研究和有限元分析两种方法,研究抗侧移刚度性能以及对其产生影响的相关因素,并建立简化计算模型,通过推导公式提出组合墙体在既有X型支撑又有OSB板结构形式的抗侧刚度简化计算公式。 试验研究中,组合墙体的构造形式有三种:双面X型支撑、单面覆板板柱间距400mm和单面覆板柱间距600mm,进行1:1的足尺试验研究。文中详细地提出了试验方案,介绍了试验装置,观察试验现象以及测定组合墙体的抗剪承载力、位移及侧移刚度,试验结果显示:OSB板比X型支撑对组合墙体的最大抗剪承载力要高,而抗侧移刚度有所降低;柱间距减小能够很好地提高墙体抗侧移刚度。 有限元分析中,用ANSYS有限元分析程序建立试验研究中的组合墙体模型,所有构件选用Shell181塑性壳单元模拟,构件之间的连接均选用耦合方式,加载通过位移控制,自动选择求解方式。有限元模型经过计算求得数据之后,利用通用后处理器输出组合墙体相关的应力和应变结果,绘出相应的荷载—位移曲线。整理相关数据证明了非线性理论分析的方法是正确性的,在这基础上建立不同构造类型的模型,研究墙架柱间距、X型支撑、刚性支撑、横拉条设置情况、OSB板等因素对抗侧移刚度的影响。分析结果表明:墙体柱间距减小可提高组合墙体的抗侧移刚度;设置刚性支撑和横拉条的组合墙体可以有效提高组合墙体的抗侧移刚度;设置X型支撑或OSB板的组合墙体可以有效提高组合墙体的抗侧移刚度,且X型支撑比OSB板对组合墙体的抗侧性能有更好的支撑作用。 通过试验研究和有限元理论分析,本文提出了组合墙体在钢骨架、X型支撑和OSB板同时作用下的抗侧移刚度B的简化计算公式,用此简化计算公式的计算得到的结果与试验结果相符较好,并通过图表方式分析观察得出计算方法的可行性。


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