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腹板开孔轻钢龙骨是针对轻钢龙骨墙体容易产生冷桥现象而开发的新型龙骨形式,它可以显著改善墙体的保温性能。腹板开孔轻钢龙骨墙体在美国和北欧已经得到了广泛的应用,但在国内对其传热和力学性能的研究还不够深入。本文采用有限元与试验结合的方法,对腹板开孔轻钢龙骨墙体的传热性能进行了分析,同时利用有限元软件对钢龙骨在侧向荷载作用下的受弯性能进行了分析,主要包括以下内容: 1.建立了轻钢龙骨墙体传热性能分析的有限元模型,并通过两组墙体的传热性能试验对有限元分析结果进行了验证。对比分析钢龙骨腹板未开孔墙体和腹板开孔墙体的传热系数和温度场。同时分析了钢龙骨内外侧翼缘垫木条、墙体外侧覆盖聚苯乙烯外保温板等形式轻钢龙骨墙体的传热性能。 2.分析孔洞排数、孔洞几何参数、木条和苯板厚度对腹板开孔轻钢龙骨墙体传热系数和温度场的影响。在此基础上,计算得到常见龙骨截面墙体在几种保温措施条件下的传热系数,并提供了使其满足节能50%目标的保温设计建议。 3.建立腹板开孔轻钢龙骨在侧向均布荷载作用下的受弯模型,并与试验结果进行对比,验证了模型的有效性。分析了不考虑墙板对翼缘屈曲的约束作用和考虑约束作用条件下腹板不开孔龙骨、腹板开孔龙骨在侧向荷载作用下的屈曲模式和极限承载力。 4.分析了孔洞排数、孔洞几何参数对腹板中部开孔和腹板两侧开孔龙骨受弯性能的影响,并结合墙体的传热性能,提出了两种孔洞形式合理的开孔参数。 研究结果表明,孔洞排数和孔洞长度对墙体的传热和不考虑墙板对翼缘屈曲约束作用时的受弯性能均有较大影响:孔洞排数越多,墙体的保温性能越好,而受弯性能越差;孔洞越长,保温性能越好,受弯性能越差。钢龙骨翼缘处垫木条和墙板外侧作外保温均可有效的提高墙体的保温性能。考虑墙板对翼缘屈曲的约束作用后,孔洞参数对钢龙骨的受弯性能影响较小。