钢—竹组合墙体抗震性能研究及传热性能研究

【摘要】：钢-竹组合结构是近几年发展起来的新型建筑结构体系，它既充分利用了人造竹材板优良的力学性能，又有效防止了冷弯薄壁型钢过早屈曲失稳，具有自重轻、承载力高、截面高效、节能环保的特点。墙体作为钢-竹组合结构中重要的受力构件和维护结构，对其进行抗震性能和传热性能的研究具有重要意义。 本文研究的钢-竹组合墙体是以竹材胶合板为主要的结构材料，结合冷弯薄壁型钢的受力特点，利用竹材和钢材高效的组合效应，获得性能优良的承载力构件；并且在组合墙体空腔里，内填和外贴保温材料，得到节能型钢-竹组合墙体。 通过6个钢-竹组合墙体的拟静力试验，探讨了试件的破坏过程、破坏形态和破坏机理，研究了型钢壁厚、试件厚度及竹材覆面板厚度变化对组合墙体承载力的影响，从试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能系数、变形能力、强度及刚度等特征系统地分析了组合墙体的抗震性能。 根据试验结果，建立了钢-竹组合墙体的计算模型，提出了极限承载力计算公式，引入了组合效应系数的概念，考虑冷弯薄壁C型钢和竹材封边条对组合墙体承载力的提高，结合型钢壁厚、试件厚度及竹材覆面板三者因素的影响，利用试件的含钢率得到组合效应系数，修正承载力计算公式，计算结果与试验值吻合较好。用ANSYS软件分析了6个钢-竹组合墙体，探讨了静力作用下冷弯薄壁C型钢、竹材封边条、竹材覆面板的应力应变状态，得到了较为接近的分析值，说明建模采用的本构关系、网格划分，能够定性分析同类组合墙体的受力状态，可以为试验研究提供重要的参考作用。 同时进行了13组节能型组合墙体的节能检测试验，以夹心层填充材料、外保温系统及试件厚度为参数，检测各参数条件下试件的传热系数，探讨了试件表面的温度变化和组合龙骨处热桥效应，分析了挤塑聚苯板外保温系统、试件厚度、填充材料等变化参数对组合墙体保温性能的影响，比较了试件的试验值和理论值，提出了适合新型低层住宅体系各地域气候变化的节能型组合墙体设计方案。 试验研究表明：钢-竹组合墙体抗震性能优良，保温性能突出，能够作为钢-竹组合结构体系的承载力构件和维护结构。