薄壁管桁轻钢楼面梁的简化分析及快速设计

摘要

OSB板轻钢组合楼盖作为低层冷弯薄壁轻钢建筑的基本单元，由管桁梁和OSB板组成。目前国内外对其研究的方法仅限于试验和有限元，但由于试验数量的局限和有限元建模的繁琐，使得该结构形式一直未被大力推广。鉴于此，本文在保证精确度的基础上，提出薄壁管桁梁的简化电算方法和截面内力简化计算公式，并结合实际情况提出OSB板轻钢组合楼盖的快速设计表，直接为工程提供参考。
　　首先，本文针对偶数组撑薄壁管桁梁和其对应的OSB板轻钢组合楼盖进行足尺补充试验，通过比较其危险截面、破坏方式，发现：偶数组撑薄壁管桁梁和OSB板组合楼盖的破坏形式与奇数组撑相似，均因上弦矩管的压弯破坏而导致整个构件承载力丧失；而破坏截面与奇数组撑略有不同，即由跨中截面转移到了跨中旁第一组撑间截面。此外，通过对比薄壁管桁梁和OSB板组合楼盖的极限承载力及加载全过程的荷载—挠度曲线，可知：OSB板可适当提高薄壁管桁梁的极限承载力，但对其正常使用荷载影响不大。
　　在试验的基础上，本文采用SAP2000有限元软件对薄壁管桁梁进行简化分析。在建模时，通过框架单元模拟管桁梁的主要构件、弹簧非线性连接模拟矩管与 Z撑节点处的滑移。将有限元分析结果与试验实测结果对比，两者吻合较好。通过对薄壁管桁梁的跨度、支撑长度、矩管厚度、矩管形状的大量模拟分析，建立了其控制截面内力的简化计算公式。
　　最后，本文在结合本团队陈奋飞组合楼盖极限承载力的分析结果的基础上，确定了OSB板与管桁梁的组合效应，提出增大组合楼盖钢材强度设计值的简化设计方法，并依据实际工程中OSB板轻钢组合楼盖的常用做法，给出了OSB板薄壁管桁梁轻钢组合楼盖的快速设计表，可直接为工程所用。

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主要符号

1绪论

1.1 引言

1.2 冷弯薄壁管桁轻钢体系

1.3 研究现状

1.4 课题研究原因、目的和内容

2 自攻螺钉抗剪及薄壁管桁轻钢楼面梁补充试验

2.1 自攻螺钉抗剪试验

2.2 偶数组撑薄壁管桁轻钢楼面梁试验

2.3 本章小结

3 薄壁管桁梁有限元简化分析

3.1 模型思路

3.2 材料本构关系的定义

3.3 构件对象单元的选取及定义

3.4 Z撑与矩管节点半刚性连接的模拟

3.5 数据的提取与处理

3.6 有限元模型验证

3.7 本章小结

4 薄壁管桁梁内力简化计算

4.1 控制截面的确定

4.2 1-1截面局部弯矩的简化分析

4.3 1-1截面局部弯矩简化计算公式的修正

4.4 2-2截面局部弯矩的简化分析

4.5 1-1截面和2-2截面轴力的简化分析

4.6 内力简化计算公式验证

4.7 本章小结

5 OSB板薄壁管桁轻钢组合楼盖快速设计

5.1 设计准则的确定

5.2 组合效应分析

5.3 组合楼盖的快速设计

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 后续研究展望

致谢

参考文献

附 录A

附 录B