考虑覆面贡献的保温龙骨外围护墙体静力性能研究

摘要

轻钢龙骨墙体质量轻、施工装配化程度高。但是，该类外围护墙体在龙骨位置热桥效应较为显著，在严寒地区甚至难以满足建筑保温要求。为改善轻钢龙骨的热桥效应，可在龙骨腹板中部开设细长孔洞，在不显著影响墙体抗弯性能的基础上增加传热路径，形成保温龙骨（也称腹板开孔轻钢龙骨）墙体。该类墙体保温性能比传统轻钢龙骨墙体提高30％左右，在非承重外围护墙体领域具有较广阔的应用前景。已有研究结果表明，覆面板对该类墙体的抗弯刚度与承载力有较大贡献，但现有设计方法中均仅考虑了龙骨自身的受弯性能，而未考虑覆面板的贡献。现有研究也未提出相应的考虑覆面板贡献的墙体受弯性能设计方法。因此，本文通过试验研究与有限元分析，量化不同形式的覆面板对保温龙骨墙体受弯性能的贡献，明确均布荷载作用下覆面板内的应力分布特征，为相应设计方法的提出奠定基础，主要包括以下内容：
　　（1）均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体静力性能试验研究
　　以龙骨腹板高度和覆面类型为主要参数，进行了7片简支腹板开孔轻钢龙骨墙体在均布荷载作用下的静力试验，实测了试件的荷载-跨中位移曲线、龙骨应变和覆面板应变，获得了试件的破坏模式及覆面板应变沿宽度方向的分布形式，分析了龙骨腹板高度和覆面板刚度对试件抗弯刚度、承载力以及覆面板应变分布规律的影响规律，比较了不同刚度覆面板对墙体承载力的贡献。
　　（2）腹板开孔轻钢龙骨墙体有限元模型的建立与验证
　　基于ABAQUS有限元软件建立了腹板开孔轻钢龙骨墙体在均布荷载作用下的静力性能分析模型，并采用弹簧单元模拟自攻钉对于覆面板与龙骨间的连接作用。将有限元分析所得试件的破坏模式、荷载-跨中位移曲线和覆面板应变分布曲线与试验结果进行对比，验证有限元模型的可靠性。
　　（3）均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体静力性能有限元参数分析
　　基于有限元分析模型，对腹板开孔轻钢龙骨墙体的静力性能进行了参数分析，考虑参数包括龙骨腹板高度（100、120、150和200mm）、龙骨厚度（0.7、1.0、1.2和1.5mm）、龙骨间距（400和6000mm）和覆面类型（石膏板和水泥压力板）。分析各参数对试件破坏模式、抗弯刚度、承载力及覆面板有效宽度的影响规律，以期为该类墙体覆面板有效宽度设计公式的提出奠定基础。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的主要内容

第2章 均布荷载作用下保温龙骨墙体标准单元静力性能试验研究

2.1 引言

2.2 试件设计

2.3 材性试验

2.4 试验方案

2.5 试验结果及分析

2.6 本章小结

第3章 保温龙骨墙体有限元模型的建立与验证

3.1 引言

3.2 有限元模型的建立

3.3 有限元分析与试验结果对比

3.4 本章小结

第4章 均布荷载作用下保温龙骨墙体静力性能有限元分析

4.1 引言

4.2 模型简介

4.3 参数分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢