带罩面板冷成型钢立龙骨轴压性能试验研究

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冷弯薄壁型钢立龙骨是轻型钢结构住宅体系的主要竖向受力构件。在地震作用下,立龙骨主要承受轴向循环荷载,其自身的滞回性能是轻钢龙骨结构抗震性能的主要影响因素。南京工业大学近年来对这方面进行了较为系统的理论及有限元研究。本文主要采用试验研究的方法,考虑实际结构中罩面板对立龙骨的影响,研究立龙骨轴压滞回性能、破坏模式和极限承载力。   运用平衡法,对带罩面板冷成型钢构件屈曲荷载问题进行了理论研究,并介绍比较《北美冷弯薄壁型钢结构设计规范》和中国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》关于冷成型钢构件轴向承载力的计算方法。   试验部分分为静力试验和滞回试验。每个试验模型中有2根立龙骨,其中静力试验有4件模型,8根立龙骨;滞回试验有8件模型,16根立龙骨。立龙骨两侧用自攻螺钉与罩面板连接,罩面板有OSB板与石膏板(GWB板)两种类型,其中OSB板厚18mm,GWB板厚12mm,罩面板尺寸均为2200mm×900mm;立龙骨采用冷成型C型钢构件C180×70×20×2.0,长度为2200mm。所有试验模型均为现场制作、拼装。   在静力试验中,通过对模型进行静力加载直至破坏,得到了3种立龙骨破坏模式:1)端部局部屈曲破坏,2)端部畸变屈曲破坏,3)接近端部螺钉间部分局部屈曲破坏。考虑到在地震作用下,大部分立龙骨只承受轴向压力,因此在滞回试验中,采用“只压不拉”的循环加载方法,研究冷成型钢立龙骨的滞回性能、破坏形式和极限承载力。与静力试验相比,立龙骨的破坏模式除上述3种外,还得到一种新的破坏模式:端部扭转屈曲同时局部屈曲;试验还得到立龙骨的滞回曲线与骨架曲线。结果表明,考虑罩面板影响的立龙骨具有一定的轴向滞回耗能能力和较高的极限承载力。基于试验结果,进一步探讨了螺钉间距、罩面板类型和腹板开孔对试件滞回性能、破坏形式和极限承载力的影响规律;在此基础上,提出了相关设计建议。   本文研究表明:带罩面板冷成型钢立龙骨具有一定的轴向滞回耗能能力,其滞回性能与螺钉间距和罩面板类型等因素有关,采取合理的措施可以保证带罩面板冷成型钢立龙骨具有较好的滞回性能。
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