考虑开洞及板厚影响的冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧性能分析

摘要

低层冷弯薄壁型钢房屋结构体系是一种新型的住宅体系，现阶段在国内得到了迅速地推广及应用。由于冷弯薄壁型钢结构体系的复杂性及特殊性，该结构在地震作用下的抗震性能得到了人们的广泛关注。本文从冷弯薄壁型钢结构的主要抗侧力构件—抗剪组合墙体着手，运用ANSYS建立合理的组合墙体模型，分析开洞大小及覆面板厚度对组合墙体抗侧性能的影响。在此基础上建立两层冷弯薄壁型钢房屋三维空间整体模型，研究其在8度水平多遇地震作用下的动力时程反应。
　　本文运用ANSYS建立5片不同开洞尺寸的组合墙体，对组合墙体进行单调荷载作用下的非线性有限元分析，得到不同开洞大小组合墙体的荷载—位移曲线，计算组合墙体的屈服荷载、抗剪承载力及抗侧刚度。研究结果表明:当开洞率小于5％时，对组合墙体的抗侧性能影响较小;随着开洞率的增加，组合墙体抗侧刚度降低，延性增大。其次，在开洞尺寸一定的条件下，分别建立6mm、9mm、12mm和15mm，4片不同墙面板厚度的组合墙体，研究板厚对组合墙体抗侧性能的影响。研究结果表明:随着墙面板厚度的增加，组合墙体抗侧性能逐渐提高;当覆面板较薄时，组合墙体的破坏为墙面板的破坏;当覆面板较厚时，墙架柱发生压弯、扭转，使抗侧承载力降低。通过分析ANSYS数据及规范计算数值，计算出不同OSB板厚的单位抗剪承载力及抗侧刚度建议值，为组合墙体的设计提供一定的参考。
　　运用ANSYS建立6组两层冷弯薄壁型钢房屋结构模型，分别为纯骨架结构模型和内侧12mm石膏板，外侧覆不同OSB板厚的有限元模型。对6组模型分别进行模态分析和水平地震作用下的时程分析，研究外侧OSB板厚度改变时对结构自振周期及地震作用下动力性能的影响。结果表明:内侧12mm石膏板，外侧9mm OSB板墙面板，立柱间距为450mm时，能够满足抗震变形验算相关规定;由于薄壁龙骨骨架对整体抗侧刚度的贡献已很大，继续增加覆面板厚度时，对结构整体抗侧刚度的提高不明显。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 冷弯薄壁型钢房屋结构的优点及阻碍其发展的原因

1．3 低层冷弯薄壁型钢房屋结构国内外研究概况

1．4 本文研究的背景及意义

1．5 本文研究目的和主要内容

2 低层冷弯薄壁型钢房屋住宅简介

2．1 低层冷弯薄壁型钢房屋住宅体系

2．2 低层冷弯薄壁型钢房屋住宅荷载传递

2．3 冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧移刚度计算

2．4 本章小结

3 冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧性能非线性有限元分析

3．1 有限元分析模型的建立

3．2 开洞组合墙体抗侧性能非线性有限元分析

3．3 不同板厚组合墙体抗侧性能非线性有限元分析

3．4 本章小结

4 水平地震作用下两层冷弯薄壁型钢住宅结构动力响应分析

4．1 两层冷弯薄壁型钢住宅结构有限元模型建立

4．2 模态分析

4．3 多遇地震作用下结构的弹性时程分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 本文存在的问题及展望

致谢

攻读硕士期间的主要成果

参考文献