钢结构密柱夹心墙轴压性能研究

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钢结构密柱夹心墙具有承载力高、抗震性能优越、施工方便、快速、低污染且保温隔热性能好等优点,市场应用前景广阔。作为一种新型结构,对其力学性能研究不够充分,其受力机理尚不明确,鉴于此,本文将通过试验测试、有限元模拟和理论分析相结合的方法对钢结构密柱夹心墙的轴压力学性能进行研究,得到了一些有价值的研究结论,具体说明如下:(1)考虑了四种截面尺寸以及墙体有无斜撑情况,对8个钢结构密柱墙结构足尺模型进行了轴心受压静载荷试验,探究该类墙体结构在轴心受压静载荷作用下的受力特点、变形过程以及破坏特征。研究发现:立柱截面尺寸为80 mm和100 mm时,该墙体结构发生面外失稳破坏;立柱截面尺寸为120 mm和140mm时,破坏发生在墙体端部位置。钢结构密柱夹心墙体在承载能力、刚度及延性上表现良好,斜向支撑可以有效提高密柱墙体的承载能力。(2)对整个试验过程开展有限元仿真模拟,对比数值分析结果与试验研究结果,二者的破坏特征一致,承载力误差最大为6.3%,吻合较好,验证了数值仿真模拟的可靠性及试验的准确性。(3)开展变参数有限元分析,探究密柱墙结构的立柱间距、方钢管壁厚、及墙高等参数对墙体结构轴压力学性能的影响规律。研究表明立柱间距对承载力影响较小;墙体承载力随着墙体高度的增加而减小;方钢管壁厚增加,墙体轴压承载力变化明显,表明方钢管壁厚对钢结构密柱夹心墙体轴压承载力影响较大。(4)在试验及有限元模拟分析的基础上,以《钢结构设计标准》以及《高层民用建筑钢结构技术规程》中给出的计算方法为基础,提出钢结构密柱夹心墙轴压承载力计算公式,计算值与试验值、模拟值相比,比值在0.934-1.205之间,吻合较好,可以为工程应用所参考。
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