木、冷弯薄壁C型钢组合框架剪力墙受力性能的试验研究

摘要

低层冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系是由传统的木结构住宅基础上演变而来的一种新型结构体系。由于传统的冷弯薄壁型钢框架剪力墙的顶梁板、底梁板刚度小,易变形,在建造时为了增加顶梁板、底梁板与上、下部结构的有效锚接,一般在连接部位衬上木规格材,以此增强连接性能和刚度。本文在以往冷弯薄壁型钢框架剪力墙的研究成果基础上,直接采用规格材代替冷弯薄壁型钢作为顶梁板、底梁板,冷弯薄壁C型钢作为墙骨柱,OSB为墙板,形成一种新型钢木组合框架剪力墙。
　　 OSB面板与冷弯薄壁C型钢的连接主要通过自攻螺钉来完成,自攻螺钉连接节点的受力性能直接影响组合框架剪力墙的抗侧性能,同时在组合框架剪力墙的有限元模拟中也需要自攻螺钉节点的试验参数作为依据。本文对OSB板与冷弯薄壁型钢的自攻螺钉连接性能进行试验研究,分别考虑荷载作用方向垂直于冷弯薄壁型钢长度方向、平行于冷弯薄壁型钢长度方向对节点受力性能的影响,模拟出自攻螺钉节点的平均荷载一位移曲线。该修正模型为利用有限元软件分析钢木组合结构提供了面板与冷弯薄壁型钢框架螺钉节点连接性能的资料。
　　 本文采用自行设计的新型平面外水平加载装置对四组(八片)不同构造的钢木组合框架剪力墙进行了单向、反复加载试验,分别考虑了墙骨柱间距为600mm、400mm和边框架自攻螺钉间距为150mm、200mm的不同对其抗侧性能的影响。重点研究其破坏形态、荷载位移曲线、滞回特性、抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度、耗能等力学性能。得到的结论为:墙骨柱间距和边框架自攻螺钉间距越小,剪力墙的抗剪强度越大,弹性抗侧刚度越大,耗能越差;反之则抗剪强度越小,弹性抗侧刚度越小,耗能越好。
　　 最后,本文利用ANSYS软件建立了剪力墙的有限元分析模型,有限元模型的结果很好地验证了组合框架剪力墙的真实的受力性能。