论文部分内容阅读
高强冷弯薄壁型钢结构体系具有材质轻盈、材料节省、节能环保、设计周期短、建筑耐久性好、环保、易于工业化生产、现场组合安装快捷等优点,在低层住宅建筑中具备一系列优势。这种结构体系在国外低层建筑业中已被广泛采用,近年来在我国也准备推广使用,国内企业目前大多引进欧美及澳洲成套设备、技术、建筑材料生产线和设计软件进行工业化设计和生产。由于国外在高强冷弯薄壁型钢结构的设计方法及工程应用等方面与我国存在较大差异,我国相关设计规范和规程尚未能完全满足这类结构的设计和施工需要,尤其是对其墙架结构的蒙皮效应的研究尚未开始,所以对其进行研究显得非常必要。
本文以武汉市迈特建筑科技有限公司低层高强冷弯薄壁型钢结构住宅项目为工程背景,以住宅建筑的主要墙架结构为研究对象,对高强冷弯薄壁型钢墙架的蒙皮效应进行探索性分析研究。本文完成的主要工作包括:
(1)采用ANSYS有限单元法对高强冷弯薄壁型钢独立墙架结构的蒙皮效应进行研究,同时考虑材料非线性和几何非线性,对整个蒙皮结构进行模态分析、特征值屈曲分析及非线性屈曲进行分析。基于有限元计算结果,分析独立墙架的破坏形态、变形特点和极限承载力等。
(2)对冷弯薄壁型钢结构组合墙体“蒙皮效应”进行探讨,分析“蒙皮效应”的主要设计方法、设计假定、构造条件、有限元模型建立原理及破坏形态等,分析“蒙皮效应”对冷弯薄壁型钢结构组合墙体受剪性能的影响。
(3)收集并总结曾经的蒙皮试验和理论、数据进行研究,得到一些有助于有限元模型建立和分析的方法。
(4)基于墙架及蒙皮板组合单元的有限元模型,分析的影响蒙皮效应的各种因素,主要包括:蒙皮板厚度、蒙皮材料性质和自攻自钻螺钉间距。采用有限单元法进行结构的屈曲分析,同无蒙皮板的结构进行对比,分析上述各项因素对墙架结构受剪承载力的影响。分析结果表明:随着自攻自钻螺钉间距的增加,墙架及蒙皮组合的受剪承载力降低;随着蒙皮板厚度、蒙皮板的弹性模量的增加,墙架及蒙皮组合的受剪承载力增高。
最后,本文对以上工作进行了总结,得出一些有益的结论,并提出有待进一步研究的问题。