新型輕鋼龍骨體系結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究與分析.pdf

1、輕鋼結(jié)構(gòu)體系具有強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能好、保溫隔熱性好，耐久性好、用鋼量少、造價(jià)低、可標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、施工方便的特點(diǎn)，近10年來(lái)在我國(guó)得到快速的發(fā)展。本文針對(duì)一種新型的輕鋼龍骨體系——IBS(Integra Building System)結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件、墻體、整體模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，分析了該體系構(gòu)件的承載力、變形和破壞模式、動(dòng)力特性等，為制訂該體系的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范提供依據(jù)。
　　 通過(guò)IBS結(jié)構(gòu)體系13個(gè)桁片梁試驗(yàn)研究其承載力、破

2、壞模態(tài)、變形、抗彎剛度以及平面外抗彎剛度等力學(xué)性能，結(jié)果表明桁片梁的極限承載力和剛度較小，不適宜單獨(dú)作為受力構(gòu)件，采用大截面的上弦桿可以提高梁的整體穩(wěn)定承載力。建立合理的桁片梁有限元分析模型，通過(guò)有限元分析影響桁片梁承載力和跨中最大撓度的因素，桁架梁極限承載力主要由上弦管截面決定，上弦管截面越大，梁的極限承載力和剛度越大；Ⅴ型連接件倒置(尖角向上)會(huì)使桁架梁的承載力變小，大型號(hào)的Ⅴ型連接件可增大桁架梁的極限承載力，減少梁跨中撓度，提高梁

3、的抗彎剛度。
　　 通過(guò)6個(gè)試件軸向荷載作用下極限承載力試驗(yàn)，研究桁片和四方柱軸心極限承載力的影響因素和破壞形式，表明IBS結(jié)構(gòu)體系中的單桁片柱和四方柱的軸壓極限承載力較低，不建議其作為單獨(dú)的軸向受力構(gòu)件。
　　 完成了9個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)試件的承載力試驗(yàn)，分析節(jié)點(diǎn)在分級(jí)荷載作用下的變形和應(yīng)變變化規(guī)律，獲到各試件的極限承載力，提出了提高梁柱節(jié)點(diǎn)剛性的具體措施。利用通用有限元軟件建立了IBS結(jié)構(gòu)體系梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元計(jì)算模型，比較了

4、試件測(cè)試數(shù)據(jù)和有限元分析結(jié)果，計(jì)算給出了三種典型IBS結(jié)構(gòu)體系梁柱節(jié)點(diǎn)的M-θ特征曲線(xiàn)。
　　 通過(guò)5個(gè)豎向荷載作用墻體試件和10個(gè)水平荷載作用墻體試件對(duì)IBS結(jié)構(gòu)體系龍骨墻體和復(fù)合墻體的豎向承載能力、水平承載能力及其變形和破壞規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的研究。試驗(yàn)表明：無(wú)蒙皮墻體豎向承載力低，增加橫撐和斜撐能提高其承載力，但增加了用鋼量；有蒙皮墻體的豎向承載力得到很大的提高，整體變形小，材料的強(qiáng)度得到較充分的發(fā)揮，多呈強(qiáng)度破壞；無(wú)蒙皮墻體水

5、平荷載主要由斜拉鋼帶承擔(dān)，洞口對(duì)墻體的抗側(cè)力影響較大，有蒙皮墻體的抗側(cè)能力較高，有蒙皮墻體具有較好的整體性，側(cè)向力作用下不再呈現(xiàn)剪切形變形。
　　 運(yùn)用有限元軟件建立IBS結(jié)構(gòu)體系龍骨墻體和復(fù)合墻體的有限元模型，通過(guò)大量的有限元數(shù)值計(jì)算研究了蒙皮對(duì)復(fù)合墻體豎向承載力的影響，對(duì)復(fù)合墻體豎向承載力影響最大的是蒙皮，其次是墻體的高度、厚度和橫撐的數(shù)量；提出了IBS結(jié)構(gòu)體系墻體豎向承載力計(jì)算方法。對(duì)抗側(cè)力墻體的有限元數(shù)值研究表明：竹膠板

6、蒙皮墻體比OSB板蒙皮墻體和紙面石膏蒙皮板墻體具有更高的抗側(cè)能力；隨著蒙皮厚度的增加，復(fù)合墻體的水平承載力有所提高，但趨于不顯著；蒙皮的數(shù)量對(duì)水平承載力有較大影響，斜拉鋼帶橫截面積的增加也能提高墻體的水平承載力，但提高不明顯；隨著墻體內(nèi)桁片柱間距的減小，墻體水平承載能力有較大的提高。
　　 根據(jù)影響復(fù)合墻體抗剪強(qiáng)度和抗剪剛度的主要因素，在分析一般輕鋼龍骨復(fù)合墻體的抗剪強(qiáng)度和抗剪剛度簡(jiǎn)化計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，建立了IBS結(jié)構(gòu)體系復(fù)合墻