新型輕鋼龍骨體系結構試驗研究與分析.pdf

1、輕鋼結構體系具有強度高、重量輕、抗震性能好、保溫隔熱性好，耐久性好、用鋼量少、造價低、可標準化生產、施工方便的特點，近10年來在我國得到快速的發(fā)展。本文針對一種新型的輕鋼龍骨體系——IBS(Integra Building System)結構體系的構件、墻體、整體模型進行試驗研究，分析了該體系構件的承載力、變形和破壞模式、動力特性等，為制訂該體系的設計和施工規(guī)范提供依據。
　　 通過IBS結構體系13個桁片梁試驗研究其承載力、破

2、壞模態(tài)、變形、抗彎剛度以及平面外抗彎剛度等力學性能，結果表明桁片梁的極限承載力和剛度較小，不適宜單獨作為受力構件，采用大截面的上弦桿可以提高梁的整體穩(wěn)定承載力。建立合理的桁片梁有限元分析模型，通過有限元分析影響桁片梁承載力和跨中最大撓度的因素，桁架梁極限承載力主要由上弦管截面決定，上弦管截面越大，梁的極限承載力和剛度越大；Ⅴ型連接件倒置(尖角向上)會使桁架梁的承載力變小，大型號的Ⅴ型連接件可增大桁架梁的極限承載力，減少梁跨中撓度，提高梁

3、的抗彎剛度。
　　 通過6個試件軸向荷載作用下極限承載力試驗，研究桁片和四方柱軸心極限承載力的影響因素和破壞形式，表明IBS結構體系中的單桁片柱和四方柱的軸壓極限承載力較低，不建議其作為單獨的軸向受力構件。
　　 完成了9個梁柱節(jié)點試件的承載力試驗，分析節(jié)點在分級荷載作用下的變形和應變變化規(guī)律，獲到各試件的極限承載力，提出了提高梁柱節(jié)點剛性的具體措施。利用通用有限元軟件建立了IBS結構體系梁柱節(jié)點的有限元計算模型，比較了

4、試件測試數(shù)據和有限元分析結果，計算給出了三種典型IBS結構體系梁柱節(jié)點的M-θ特征曲線。
　　 通過5個豎向荷載作用墻體試件和10個水平荷載作用墻體試件對IBS結構體系龍骨墻體和復合墻體的豎向承載能力、水平承載能力及其變形和破壞規(guī)律進行詳細的研究。試驗表明：無蒙皮墻體豎向承載力低，增加橫撐和斜撐能提高其承載力，但增加了用鋼量；有蒙皮墻體的豎向承載力得到很大的提高，整體變形小，材料的強度得到較充分的發(fā)揮，多呈強度破壞；無蒙皮墻體水

5、平荷載主要由斜拉鋼帶承擔，洞口對墻體的抗側力影響較大，有蒙皮墻體的抗側能力較高，有蒙皮墻體具有較好的整體性，側向力作用下不再呈現(xiàn)剪切形變形。
　　 運用有限元軟件建立IBS結構體系龍骨墻體和復合墻體的有限元模型，通過大量的有限元數(shù)值計算研究了蒙皮對復合墻體豎向承載力的影響，對復合墻體豎向承載力影響最大的是蒙皮，其次是墻體的高度、厚度和橫撐的數(shù)量；提出了IBS結構體系墻體豎向承載力計算方法。對抗側力墻體的有限元數(shù)值研究表明：竹膠板

6、蒙皮墻體比OSB板蒙皮墻體和紙面石膏蒙皮板墻體具有更高的抗側能力；隨著蒙皮厚度的增加，復合墻體的水平承載力有所提高，但趨于不顯著；蒙皮的數(shù)量對水平承載力有較大影響，斜拉鋼帶橫截面積的增加也能提高墻體的水平承載力，但提高不明顯；隨著墻體內桁片柱間距的減小，墻體水平承載能力有較大的提高。
　　 根據影響復合墻體抗剪強度和抗剪剛度的主要因素，在分析一般輕鋼龍骨復合墻體的抗剪強度和抗剪剛度簡化計算方法的基礎上，建立了IBS結構體系復合墻