冷成型鋼柱板體系承載力性能數(shù)值模擬研究.pdf

1、冷成型鋼住宅在國外是被廣泛采用的一種建筑形式，而我國的研究較晚，冷成型鋼住宅的設(shè)計(jì)規(guī)定偏于保守，且缺乏大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，如何采用數(shù)值模擬方法準(zhǔn)確分析冷成型鋼結(jié)構(gòu)的受力性能，是一個(gè)重要問題。在冷成型鋼結(jié)構(gòu)中，由冷成型鋼龍骨和覆蓋材料組成的柱板受力體系是主要的豎向受力構(gòu)件，豎向承載力的不足限制了冷成型鋼住宅的層高。因此，如何改善柱板體系的承載力性能，是冷成型鋼住宅體系在多層住宅中得到應(yīng)用的關(guān)鍵。本文對(duì)冷成型鋼柱板體系的承載力性能進(jìn)行

2、分析，主要內(nèi)容如下：
　　 1.對(duì)冷成型軸壓方鋼管柱的極限承載力和破壞模式進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。采用弧長法對(duì)冷成型鋼方管柱受力全過程跟蹤模擬，得出不同長度、不同截面尺寸的方鋼管柱的極限荷載和破壞模式，并與香港大學(xué)的Ben Young等人的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。得出構(gòu)件特征對(duì)破壞模式的影響：長細(xì)比較大和寬厚比較小的構(gòu)件易發(fā)生整體屈曲，而寬厚比較大、長細(xì)比較小的構(gòu)件易出現(xiàn)局部屈曲。對(duì)數(shù)值模擬中的若干重要問題，特別是

3、對(duì)屈曲分析結(jié)果影響較大的初始缺陷的施加問題進(jìn)行了深入探討，給出不同情況下數(shù)值模擬的參數(shù)設(shè)置方法，并結(jié)合實(shí)際工程情況給出冷成型鋼柱邊界條件的模擬建議。
　　 2.對(duì)柱板體系的承載力性能進(jìn)行數(shù)值模擬。建立三維實(shí)體有限元模型，考慮材料非線性和接觸非線性，對(duì)柱板體系的極限承載力和破壞模式進(jìn)行了細(xì)致研究，并與西安建筑科技大學(xué)劉前進(jìn)等人的試驗(yàn)和2001版《北美冷成型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件常規(guī)設(shè)計(jì)方法》結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。分析表明：不

4、帶墻板模型的破壞模式為整體彎扭屈曲，帶墻板模型則只發(fā)生整體彎曲屈曲，且后者承載力遠(yuǎn)大于前者。分析了螺釘間距、墻板厚度等參數(shù)對(duì)帶墻板模型的承載力和變形的影響。
　　 3.針對(duì)課題組提出的一種改進(jìn)柱板體系，即用方鋼管代替背靠背C型鋼作為邊柱，用有限元方法分析了改進(jìn)體系的承載力性能，并將改進(jìn)體系的承載力性能與現(xiàn)有體系做對(duì)比，得出改進(jìn)體系在承載力和用鋼量方面都優(yōu)于現(xiàn)有體系的結(jié)論，驗(yàn)證了改進(jìn)體系的可行性。然后按照國內(nèi)生產(chǎn)的冷成型鋼常用的截