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冷弯薄壁轻钢龙骨结构房屋有节能环保,建材可回收再利用,抗震性能好,安装施工便捷等优点,这些对比混凝土结构房屋是不可媲美的优势,而我国低层建筑也逐渐普及这种来自欧美的建筑体系,其对未来几十年内国内建筑行业的发展有深刻的影响。 传统轻钢龙骨墙体骨架主要由密立柱和抗侧钢带组成,其与内外贴挂的墙板组成复合墙体结构来抵抗横向水平力的作用。本文针对国内外研究内容,改变墙架的结构形式,第一次在轻钢龙骨住宅抗侧体系中提出了X型剪力墙架结构,使冷弯薄壁轻钢住宅剪力墙的设计种类和形式更加丰富。 主要研究的过程为: (1)提出X型墙架的结构形式,并介绍其节点设计方法。 (2)就X型墙架体系进行实例建模,并用8度地震工况下的动力时程模拟分析,研究此体系的抗震性能,对比对象为目前轻钢住宅体系中普遍应用的抗侧力钢带支撑和蒙皮支撑体系还有无支撑体系,以判断该结构是否可以达到工程规范要求和抗侧控制水平,并普遍应用于工程设计中。 (3)再对X型剪力墙架体系在采用7度和8度震级工况设计时的平面布置规律、不同龙骨间距影响和可应用的层数,并对其与蒙皮形成组合墙体的抗震性能做详细的抗震评估。 主要得到如下结论: (1)这种X型墙架体系可以明显提高结构整体刚度,位移控制优于钢带支撑体系,在地震激励下有着等效于蒙皮支撑体系瞬态位移控制的能力。 (2)X型体系在获得比钢带支撑体系更好的结构位移控制条件的同时,钢材用量并没有明显增加。且其不依赖于蒙皮板的就可达到抗震设防要求,对围护板材的材料性能要求降低,因此直接使用此墙架建造的房屋可体现非常好的经济性。 (3)受最大层间位移角的限值影响,X型墙架轻钢结构和蒙皮结构仅在自身的结构形式下在8度区最高可做到四层,可用于低于四层的轻钢龙骨住宅。 (4)X型墙架和蒙皮结合的组合墙体中,两者相互作用,减少了各自的内力,能够有效的控制结构的最大位移和层间最大位移角,有利于轻钢结构向更高的多层发展。