冷弯薄壁型钢覆板墙体双肢立柱轴压性能研究

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随着冷弯薄壁型钢结构住宅逐渐由低层向高层发展,对其覆板墙体双肢立柱轴压承载力的研究就显得尤为必要。然而,目前国内外仅对无覆板的双肢立柱轴压承载力进行了一些研究,而未考虑覆面板对其的影响,并且缺乏覆板墙体双肢立柱的实用计算方法。本文选用有限元分析方法,对冷弯薄壁型钢覆板墙体双肢立柱的轴压性能进行了研究,并提出了覆板墙体双肢立柱轴压承载力的建议计算方法。首先,选取非线性有限元分析软件ANSYS对L.C.M. Vieira Jr.所做的冷弯薄壁型钢覆板墙体单肢立柱轴压试件进行有限元模拟,并将有限元分析结果和试验结果进行了比较,两者吻合较好,验证了本文建模方法的正确性。然后,利用有限元分析法对影响墙体双肢立柱轴压性能的主要因素,包括双肢立柱高度、螺栓间距、覆面板厚度等,进行参数分析。结果表明:随着双肢立柱高度和螺栓间距的减小,墙体双肢立柱的轴压承载力逐渐增大;石膏板的厚度对墙体双肢立柱轴压承载力影响甚微;OSB板厚度小于9mm时,对立柱承载力影响较为显著。最后,根据Timoshenko弹性理论,建立墙体双肢立柱力学模型,分别推导出两边无覆板的双肢立柱、两边覆板的双肢立柱和单边覆板的双肢立柱的弹性临界屈曲应力。根据推导出的弹性屈曲应力对北美轻钢规范中关于墙体立柱轴压承载力的计算方法进行修正,提出了覆板墙体双肢立柱轴压承载力的建议计算方法;然后,利用换算长细比方法对我国规范关于轴心受压构件的极限荷载计算方法进行非弹性修正,提出了覆板墙体双肢立柱轴压承载力的建议计算方法。最后分别用上述两种方法计算出双肢立柱的轴压承载力,与有限元计算结果相比偏于安全,且计算简单,可为工程设计提供参考。
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