墙板-钢框架协同体系拟静力试验及有限元分析

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围护墙体在钢结构住宅体系中不仅起到保温、隔热等围护作用,对结构的抗侧力性能也有一定的影响,但目前国内外缺乏相关的试验及理论研究,基于此本文针对墙板-钢框架体系开展拟静力试验和相应模型验证有限元分析,并在试验的基础上针对四点连接内嵌和外挂墙板钢框架进行参数分析,具体研究内容及成果如下:(1)针对钢框架和内嵌ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)墙板钢框架的1:2缩尺模型开展拟静力试验和相应模型验证有限元分析,结果表明:内嵌ALC墙板钢框架受力初期,ALC墙板即参与受力,随着荷载增加,ALC墙板对角顶紧现象越发明显,裂缝集中在墙板节点周围,最终ALC墙板在墙板节点附近开始剥落,退出工作,由钢框架继续承载;内嵌ALC墙板钢框架的初始刚度较钢框架提高了1.64倍,极限承载力提高了1.17倍,能量耗散系数提高了1.16倍,而且ALC墙板在受力初期可以有效防止钢框架刚度过快下降,在地震时为建筑物提供多道抗震防线,对抗震十分有利;(2)针对跨高比、墙板宽度和墙板厚度三个参数对四点连接内嵌和外挂ALC墙板钢框架进行有限元分析,结果表明:四点连接内嵌ALC墙板钢框架的初始刚度和极限承载力随着跨高比、单块墙板的宽度和厚度的增加近似呈线性增长趋势;四点连接外挂ALC墙板钢框架的侧向刚度主要由柱刚度决定,外挂墙板基本无贡献;跨高比,墙板宽度和墙板厚度等参数的变化对外挂墙板钢框架的抗侧能力基本没有影响;(3)针对一榀内嵌轻钢龙骨钢框架的1:2缩尺模型进行开展拟静力试验和有限元分析,结果表明:轻钢龙骨基本没有参与工作,随着层间位移增加,轻钢龙骨逐渐开始受力,但应力主要集中在轻钢龙骨与钢框架连接部位;轻钢龙骨对墙板-钢框架体系的抗侧性能没有影响,只对建筑物起到围护作用,在设计时可以不考虑轻钢龙骨的作用。
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