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目前低层装配式建筑大多采用墙内布置密柱的传统轻钢龙骨或格构轻钢体系,这两种轻钢结构墙体感觉不实,不能随意吊挂重物,且二次装修不方便。另外,格构轻钢体系墙内密柱为小桁架,由方管和冲压件通过自攻螺丝连接而成,竖向承载力大,用于低层建筑难以发挥其优势。
为克服传统轻钢结构不足,本文在参考国内外大量相关文献的基础上,提出新型的轻钢框架-轻混凝土组合墙体。其中轻钢框架梁由标准U型冲压件和方矩形钢管通过自攻螺丝连接而成,框架柱采用方钢管,轻钢框架空当则由轻质加气混凝土砌块墙填充。轻钢框架-轻混凝土组合墙体具有质量轻、现场湿作业少、易加工、造价低等优势,在低层建筑中应用前景良好。
本文以单层轻钢框架-轻混凝土组合墙体为对象,通过低周往复加载试验和有限元分析,研究组合墙体的抗侧性能,并与单层轻钢框架进行比较。
主要研究内容如下:
1)详细介绍了用于抗侧试验的两片组合墙体和两榀轻钢框架试件的编号、尺寸和组成。考虑到U型件有U60和U100两种形式,相应组合墙体试件有两片。另外,为便于比较,本文还分别制作了两榀轻钢框架试件。
2)叙述了组合墙体和轻钢框架试件水平抗侧试验的试验装置、竖向和水平荷载的加载方式,介绍了四组试件应变和水平位移的测试方法,给出了钢材、砌块和砂浆等不同材料力学性能的测试结果。
3)分别对两组组合墙体和两榀轻钢框架等试件进行水平低周往复加载试验,得到了四组试件的破坏形式、滞回曲线、抗侧刚度、骨架曲线和延性系数等试验结果,并进行分析及对比,结果表明:若采用U60和U100连接件,组合墙体试件的极限承载力是轻钢框架试件的3~4倍;组合墙体试件的抗侧刚度是轻钢框架试件的26倍;组合墙体试件的延性系数约为3.0,是轻钢框架的1.6倍。
4)采用ABAQUS软件,对两榀轻钢框架试件进行了低周往复加载有限元模拟分析;把两片轻钢框架-轻混凝土组合墙体试件简化为三支杆模型,对其进行了水平荷载作用下的单调有限元分析。四组试件有限元分析结果均与试验数据进行了比较,两者吻合较好,证明了本文所提有限元简化模型的合理性和正确性。
本文试验研究和有限元分析结果表明:新型轻钢框架-轻混凝土组合墙体的抗侧承载力和抗侧刚度较高,耗能及延性性能好,可以用于低层装配式建筑。本文的研究成果为轻钢框架-轻混凝土组合墙体的推广和应用提供了参考和依据。
为克服传统轻钢结构不足,本文在参考国内外大量相关文献的基础上,提出新型的轻钢框架-轻混凝土组合墙体。其中轻钢框架梁由标准U型冲压件和方矩形钢管通过自攻螺丝连接而成,框架柱采用方钢管,轻钢框架空当则由轻质加气混凝土砌块墙填充。轻钢框架-轻混凝土组合墙体具有质量轻、现场湿作业少、易加工、造价低等优势,在低层建筑中应用前景良好。
本文以单层轻钢框架-轻混凝土组合墙体为对象,通过低周往复加载试验和有限元分析,研究组合墙体的抗侧性能,并与单层轻钢框架进行比较。
主要研究内容如下:
1)详细介绍了用于抗侧试验的两片组合墙体和两榀轻钢框架试件的编号、尺寸和组成。考虑到U型件有U60和U100两种形式,相应组合墙体试件有两片。另外,为便于比较,本文还分别制作了两榀轻钢框架试件。
2)叙述了组合墙体和轻钢框架试件水平抗侧试验的试验装置、竖向和水平荷载的加载方式,介绍了四组试件应变和水平位移的测试方法,给出了钢材、砌块和砂浆等不同材料力学性能的测试结果。
3)分别对两组组合墙体和两榀轻钢框架等试件进行水平低周往复加载试验,得到了四组试件的破坏形式、滞回曲线、抗侧刚度、骨架曲线和延性系数等试验结果,并进行分析及对比,结果表明:若采用U60和U100连接件,组合墙体试件的极限承载力是轻钢框架试件的3~4倍;组合墙体试件的抗侧刚度是轻钢框架试件的26倍;组合墙体试件的延性系数约为3.0,是轻钢框架的1.6倍。
4)采用ABAQUS软件,对两榀轻钢框架试件进行了低周往复加载有限元模拟分析;把两片轻钢框架-轻混凝土组合墙体试件简化为三支杆模型,对其进行了水平荷载作用下的单调有限元分析。四组试件有限元分析结果均与试验数据进行了比较,两者吻合较好,证明了本文所提有限元简化模型的合理性和正确性。
本文试验研究和有限元分析结果表明:新型轻钢框架-轻混凝土组合墙体的抗侧承载力和抗侧刚度较高,耗能及延性性能好,可以用于低层装配式建筑。本文的研究成果为轻钢框架-轻混凝土组合墙体的推广和应用提供了参考和依据。