腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的受弯性能研究

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据最新数据统计,建筑在全生命周期的碳排放,在我国已经占碳排放总量的50%以上,建筑的碳排放以及能源的消耗,已经成为当今社会所关注的重点。为了更好的实现建筑节能,可以选择一种材料利用率高、节能环保的墙板应用于实际工程中,从而为实现碳达峰、碳中和的目标做出贡献。轻钢龙骨复合墙体是一种轻质、保温的新型墙板。它的材料可再利用,有效减少了不可再生资源的浪费,节约了建筑能源。装配式施工,减少了工期,便于更换,消纳时间短,降低了碳排放,可以实现绿色建筑,从而达到了很好的房屋性能。目前轻钢龙骨复合墙体主要应用于民用建筑中,墙体中的主要受力骨架为其内部的轻钢龙骨。然而在严寒地区需要将龙骨腹板开孔以避免热桥现象的产生。而对于非承重构件的腹板开孔轻钢龙骨复合墙体主要承受风荷载作用。龙骨腹板开孔必然会影响受力性能,为充分发挥腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的优势,需要选择一种合理配置的龙骨参数,进而使腹板开孔轻钢龙骨复合墙体更好的应用在严寒地区。本文设计了8个轻钢龙骨复合墙体标准试件,并进行了受弯试验研究,根据试验数据及现象,研究了影响轻钢龙骨复合墙体受弯性能的试验参数以及破坏形态,并在试验的基础上,选择ABAQUS有限元软件进行模拟,选取了轻钢龙骨复合墙体各组成材料合适的本构关系,并建立了8个与试验参数相同的有限元模型,通过有限元提取出的荷载-挠度曲线与试验结果吻合良好,验证了有限元模拟的准确性。并进一步扩大参数范围,建立了24个轻钢龙骨复合墙体有限元模型。研究龙骨厚度、龙骨腹板高度、龙骨开孔排数以及龙骨开孔长度等参数对轻钢龙骨复合墙体力学性能的影响,并分析不同参数下墙体的抗弯刚度、极限承载力以及破坏模式。研究结果表明:腹板开孔轻钢龙骨复合墙体中受力骨架-龙骨的参数不同对墙体的抗弯刚度、极限承载力以及延性均有影响。通过试件的荷载-挠度曲线以及试件在受弯过程中的破坏形态,在所研究参数范围内可以得出,龙骨厚度和龙骨腹板高度的增加,会提高腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的力学性能,其中抗弯刚度最大分别提高121.57%、346.18%;极限承载力最大分别提高115.62%、111.78%;增加开孔排数和开孔长度会明显降低腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的极限承载力,其中抗弯刚度最大分别降低42.40%、42.44%;极限承载力最大分别减低26.86%、28.29%;改变竖龙骨间距对腹板开孔轻钢龙骨复合墙体的力学性能影响不大。腹板开孔轻钢龙骨复合墙体在充分发挥自身优点的条件下,具有较好的承载能力和延性。在正常使用的情况下,可以满足工程需要,在严寒地区具有很好的推广价值。
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