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

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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。
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