论文部分内容阅读
近年来,随着建筑产业的转型升级,装配式建筑在我国获得了快速的发展与应用。本文研究了一种喷涂式冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体,该墙体以550MPa冷弯薄壁型钢为骨架,在型钢骨架内部喷涂轻聚合物填料,然后在骨架外侧喷涂保温层或安装墙面板。该复合墙体不仅具有良好的保温、隔热以及耐火性能,而且墙体制作全部在工厂内按标准化设计、工业化生产完成,提高了住宅的装配率,符合我国装配式建筑的发展趋势。本文进行了喷涂式冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的受弯和轴压性能试验,并对其进行了有限元模拟与参数分析,给出了冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的受弯和轴压承载力建议计算公式。开展的主要研究工作如下:(1)进行了6个喷涂式冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体受弯性能试验,探讨了复合墙体的破坏模式和受弯承载力。研究结果表明:在横向均布荷载作用下,复合墙体主要发生跨中轻钢龙骨屈曲破坏。墙体内部填料类型对复合墙体受弯承载力有一定影响,两侧没有面板的水泥基轻聚合物复合墙体受弯承载力比石膏基轻聚合物复合墙体大7.7%。墙体两侧面板与保温层对复合墙体受弯承载力有提高作用。(2)通过有限元软件对冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的受弯性能进行了有限元模拟分析,有限元模拟得到的结果与试验结果吻合良好。同时,对冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体进行了受弯性能的参数分析,模拟不同钢材屈服强度、轻聚合物填料强度、面板类型、面板厚度对墙体受弯性能的影响。结果表明:轻钢龙骨钢材的屈服强度、面板的类型以及面板的厚度对墙体受弯承载力影响较大,轻聚合物填料对复合墙体的受弯性能影响较小。(3)进行了5个喷涂式冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体轴压性能试验,详细考察了复合墙体的破坏模式和轴压承载力。研究结果表明:石膏基轻聚合物复合墙体立柱发生绕弱轴屈曲,并伴随畸变屈曲;没有面板的水泥基轻聚合物复合墙体发生绕强轴的整体弯曲变形;两侧为水泥基保温层和水泥纤维板的水泥基轻聚合物复合墙体在立柱底部、中部自攻螺钉区间发生局部屈曲。墙体内部填料类型对复合墙体轴压承载力有影响,两侧没有面板的水泥基轻聚合物的墙体轴压承载力比两侧没有面板的石膏基轻聚合物的复合墙体高81.8%。墙体两侧面板与保温层对复合墙体轴压承载力有提高作用。(4)通过有限元软件对冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的轴压性能进行了有限元分析,并对其进行了参数分析。研究结果得出:有限元模拟得到的结果与试验结果吻合较好;面板类型、面板厚度、自攻螺钉间距对复合墙体轴压刚度以及轴压承载力影响较大,立柱间距对墙体轴压刚度以及轴压承载力影响较小。(5)在试验现象和有限元分析的基础上,采用有效截面法和直接强度法对冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体进行了受弯和轴压承载力计算,通过分析,提出了冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的受弯和轴压承载力的建议计算公式。建议计算方法可用于冷弯薄壁型钢-轻聚合物复合墙体的结构设计,为后续研究及工程应用提供参考。