格构槽钢龙骨组合墙柱轴压承载力试验研究与分析

摘要

近年来，随着经济的发展和住宅产业化进程的加快，轻钢结构体系由于其受力性能好、施工工期短以及材料绿色环保等特点在我国得到了广泛的应用。 墙体是轻钢结构体系中的重要组成部分。本文中的研究对象为格构槽钢立柱外覆OSB板组合墙体，由格构槽钢立柱与OSB板之间通过自攻螺钉连接。针对格构槽钢立柱及其组合墙体进行了轴压试验及有限元分析，得到了各个试件的受力性能、破坏形式和极限承载力，且试验数据及有限元分析结果相互验证，证明了有限元建模方法的正确性和合理性。在考虑OSB板接缝的位置、OSB板厚度、连接OSB板与格构槽钢立柱的自攻螺钉的间距、格构槽钢立柱的间距、荷载的偏心等5个影响组合墙柱承载力的因素基础上，对组合墙体进行建模分析，得出各因素与组合墙柱承载力之间的关系。 通过试验及有限元分析可以发现，组合墙柱的承载力与槽钢厚度基本线性相关；组合墙柱的轴心受压全过程包括非常明显的弹性和塑性两个阶段，试件具有良好的延性；由于应力蒙皮效应，OSB板能提高组合墙柱的整体性，大大改善试件的受力性能，而且槽钢厚度越小，OSB板对于试件承载力的提高作用就越明显，这在实际应用时需要特别注意；由于安装及加载误差，相比于格构槽钢立柱，组合墙柱的承载力具有一定程度的偶然性，试验时需要尤其注意精度；钢材力学性能较好，在有限元模型中需要采用实际钢材的材料性质数据，通过有限元模拟才能得出合理的结果；初弯曲、初偏心对试件的轴压承载力影响较大；OSB板与格构槽钢立柱之间的连接强度对组合墙柱承载力影响较大，在有限元模型中需要合理模拟相应连接以使模型更加接近实际情况，影响较大的是荷载-位移曲线；减小OSB板接缝与组合墙柱端部距离、增加OSB板厚度、减小OSB板上自攻螺钉的间距以及增大格构槽钢立柱之间的间距，都会增大组合墙柱的承载力，但是变化幅度并不大。 本文的研究成果表明格构槽钢立柱外覆OSB板组合墙体承载力高，变形性能好，能克服传统结构的缺点，具有良好的应用前景，本文能为这种结构体系的进一步的研究和应用提供参考。

目录

声明

第1章 引言

1.1 轻钢龙骨结构体系介绍

1.2 轻钢龙骨结构体系国内外研究现状

1.3 轻钢龙骨组合墙体

1.4 本文的研究内容

第2章 格构槽钢龙骨组合墙柱试验

2.1 材料性质试验

2.2 格构槽钢立柱及组合墙柱试验

2.3 试验数据处理

2.4 本章小节

第3章 格构槽钢龙骨组合墙柱的有限元分析

3.1 ABAQUS在结构分析中的应用

3.2 结构分析中的非线性问题

3.3 应力蒙皮效应

3.4 轴心受压冷弯薄壁型钢构件的屈曲

3.5 组合墙柱ABAQUS建模步骤与分析方法

3.6 本章小结

第4章 格构槽钢组合墙柱有限元结果与试验结果比较

4.1 承载能力

4.2 受力性能

4.3 破坏形式

4.4 本章小结

第5章 格构槽钢组合墙柱受力性能影响因素分析

5.1 OSB板接缝的位置

5.2 OSB板厚度

5.3 OSB板自攻螺钉的间距

5.4 格构槽钢立柱的间距

5.5 荷载的偏心

5.6 各因素对于组合墙柱承载力的影响综合

5.7 本章小节

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

攻读硕士学位期间获得的科研成果

参考文献