冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体抗侧性能分析研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体的研究现状
• 1.2.1 国外冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体的研究现状
• 1.2.2 国内冷弯薄壁型钢结构住宅体系组合墙体的研究现状
• 1.3 本文研究的目的和主要工作
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 本文主要工作
• 第二章 组合墙体的抗侧性能及其量化设计公式
• 2.1 引言
• 2.2 组合墙体抗侧性能的描述
• 2.3 单面组合墙体承载力和刚度简化理论计算公式推导
• 2.3.1 组合墙体承载力简化理论计算公式推导
• 2.3.1.1 基本假设与简化
• 2.3.1.2 公式推导
• 2.3.2 组合墙体刚度简化理论计算公式推导
• 2.3.2.1 组合墙体刚度计算简化和假设
• 2.3.2.2 组合墙体立柱和墙板连接滑移引起的柔度C1
• 2.3.2.3 组合墙墙面板剪切变形引起的柔度C2
• 2.3.2.4 组合墙立柱承拉压变形引起的柔度C3
• 2.3.2.5 底梁和基础锚固锚栓件变形产生的柔度C4
• 2.3.2.6 组合墙体刚度简化理论计算公式
• 2.4 双面贴墙面板组合墙体分析
• 2.5 组合墙体连接构造要求
• 2.6 本章小结
• 第三章 自攻螺钉连接抗剪性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 国外对自攻螺钉连接件抗剪性能的试验研究
• 3.2.1 试验试件
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 试验结果
• 3.2.4 试验结果分析
• 3.2.4.1 常用荷载位移曲线参数定义
• 3.2.4.2 采用常用荷载位移曲线参数定义方法定义试验结果数据
• 3.3 欧洲和美国关于螺钉自攻螺钉抗剪破坏的设计方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 组合墙体抗侧性能简化理论计算公式的计算分析
• 4.1 引言
• 4.2 简化理论计算公式计算承载力结果和试验结果比较分析
• 4.2.1 对文献试验分析
• 4.2.1.1 试件的设计和试验结果
• 4.2.2 简化理论计算公式计算承载力结果和试验结果比较
• 4.3 理论计算公式计算承载力结果与国外规范给出结果比较
• 4.4 分析各种因素对贴单面OSB板组合墙体承载力的影响对比分析
• 4.5 简化理论计算公式计算刚度和变形与试验结果比较
• 4.6 分析各种因素对单面贴OSB板组合墙体刚度的影响对比
• 4.7 本章小结
• 第五章 组合墙体抗侧性能有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 组合墙体有限元模型建立
• 5.2.1 模型参数选取
• 5.2.2 单元选取
• 5.2.3 单元分析和网格划分
• 5.2.4 材料本构关系的选取
• 5.2.5 边界约束及加载
• 5.2.6 有限元求解分析
• 5.2.7 有限元后处理
• 5.3 有限元分析结果与简化理论计算公式计算结果对比
• 5.3.1 单面贴OSB板组合墙体性能分析对比
• 5.3.1.1 组合墙体有限元分析
• 5.3.1.2 简化理论计算公式计算抗侧性能结果和有限元计算分析对比
• 5.3.2 单面贴石膏板组合墙体性能分析对比
• 5.3.2.1 组合墙体有限元分析
• 5.3.2.2 简化理论计算公式计算抗侧性能结果和有限元计算分析对比
• 5.3.3 双面贴板组合墙体性能分析对比
• 5.4 OSB板和石膏板贴面组合墙体参数变化对抗侧性能影响对比
• 5.4.1 OSB板和石膏板贴面组合墙体厚度变化对抗侧性能影响
• 5.4.2 OSB板和石膏板贴面组合墙体钢龙骨强度变化对抗侧性能影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 本文的成果
• 6.2 有待完善的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录（攻读硕士学位期间发表论文目录）