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冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体抗侧性能分析研究

宁建中  
【摘要】:冷弯薄壁型钢结构住宅在地震荷载和风荷载等水平荷载作用下,主要由组合墙体来承担。本文在参考蒙皮计算方法和木结构组合墙体抗侧性能计算的基础上,提出了冷弯薄壁结构组合墙体抗侧承载力和抗侧刚度的简化理论计算公式。并通过试验和ANSYS有限元模拟的方式对简化理论计算公式的适用性和正确性进行了验证。论文主要包括以下方面的内容: 首先,简要的介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅的特点、目前国内外的使用情况及国内外冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体的研究情况。 其次,本文在参考蒙皮计算方法和木结构组合墙体抗侧性能计算的基础上,对组合墙体的剪力的传递原理、变形原理和各种破坏模式进行了分析。并提出了单片组合墙体的简化分析模型。就此模型提出基于自攻螺钉连接试验基础上的抗侧承载力和抗侧刚度的简化理论计算公式。将国外文献自攻螺钉连接试验抗剪试验研究结果进行了必要的处理,为组合墙体抗侧承载力和抗侧刚度的简化理论计算提供依据。 第三,将本文推导的冷弯薄壁型钢结构组合墙体抗侧承载力和抗侧刚度简化理论计算公式计算结果和试验结果进行对比分析,两者吻合较好。证明了简化理论计算公式进行组合墙体计算的适用性和正确性。适合实际工程设计使用。 第四,分析讨论了组合墙体的高宽比,边缘螺钉间距,中间螺钉间距,以及中间墙柱间距等不同情况下组合墙体承载力和刚度变化规律。得出相关结果。 第五,提出了组合墙体有限元分析假定、单元类型选择、材料模型及材料的几何尺寸,并将其计算结果和简化理论计算公式计算结果进行对比分析,两者吻合较好。证明了有限元软件ANSYS计算这类问题的可行性。用ANSYS有限元软件对简化理论计算公式中不能反映的墙板厚度、钢骨架钢材强度对组合墙体抗侧承载力和刚度影响进行了研究。 最后,在上述研究的基础上,总结全文所得到的主要结论,并结合当前国际和国内的研究方向,提出本文有待进一步完善的工作。


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