轻钢—泡沫混凝土组合墙体抗侧性能研究

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由轻钢骨架、纤维水泥压力板做覆面板,泡沫混凝土为芯材组合而成的新型墙体作为主体承重构件的低层轻钢体系住宅,不仅具有传统低层轻钢住宅标准化程度高、可工业化生产、节能环保等特点,而且具备优越的保温隔热、隔声、防火性能。为了推广这种结构体系住宅,在查阅大量文献的基础上,本文采用试验和理论研究相结合的方式,对轻钢—泡沫混凝土组合墙体抗侧性能进行研究,给出了轻钢—泡沫混凝土组合墙体抗侧性能科学的计算方法,希望对这种房屋的建造提供必要的技术支持和理论依据。本文对10面组合墙体采用水平单调加载和低周往复加载的方式进行试验研究,详细介绍了试验装置、试验方法、试验现象以及试验数据处理分析过程。组合墙体的破坏主要表现为:覆面板拼接缝处自攻螺钉被剪断,覆面板与钢龙骨之间连接强度变弱,不能有效传递剪力。通过对试验数据处理得到组合墙体的屈服荷载、最大荷载、破坏荷载以及延性系数等性能指标。详细分析了加载方式、竖向荷载、泡沫混凝土、钢龙骨立柱形式、自攻螺钉间距和龙骨立柱间距对组合墙体抗侧性能的影响。试验结果表明:不同加载方式对组合墙体抗侧性能影响较大,水平单调荷载作用下的组合墙体抗侧性能比低周往复荷载作用的强;竖向荷载和泡沫混凝土对组合墙体抗侧性能提升明显;双龙骨立柱对组合墙体抗侧性能提升不明显,而双龙骨立柱桁架结构可以提升组合墙体抗侧性能;减小自攻螺钉间距能够提升组合墙体水平承载力,但是会降低墙体延性;龙骨立柱间距增大,会降低组合墙体整体抗侧性能。采用等代拉杆法,推导出组合墙体弹性阶段抗侧刚度公式,由此公式计算出的组合墙体抗侧刚度值与试验结果吻合度较高;假设第一颗自攻螺钉破坏为边界条件,推导的组合墙体最大水平承载力计算公式,计算结果和组合墙体实际水平承载力相差较大,原因在于试验中第一颗自攻螺钉破坏时墙体处于接近屈服状态,并且在公式推导过程中没有考虑泡沫混凝土填充效应。对理论公式加以修正后,适用于计算组合墙体屈服承载力。在上述研究成果的基础上,结合我国现行建筑抗震设计规范,提供轻钢—泡沫混凝土组合墙体抗震设计实例,供设计和研究人员参考。
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