集装箱组合房屋墙板的抗剪及抗风性能试验研究

• 作 者: 刘叶
• 机 构: 天津大学
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 集装箱组合房屋 波纹板 抗剪性能 抗风性能 自由落体冲击

集装箱组合房屋凭借着灵活性、经济性、安全性和实用性等优点，在国外得到了迅速发展，在国内也开始起步，但目前国内集装箱组合房屋的设计规范仅给出了针对6m和12m标准集装箱箱体的相关结构设计参数。同时集装箱组合房屋也属于组合装配式轻钢结构，对于组合装配式轻钢结构的研究多见于整体性能分析及通过自攻螺钉连接的蒙皮效应对受力的影响。集装箱组合房屋墙板多由波纹板和箱体框架通过焊缝连接构成。分析波纹板对框架抗剪性能的贡献对充分发挥材料性能，节约能源有重大意义，同时可以为该结构的设计规范的进一步完善提供依据。对于沿海地区风荷载起控制作用时该墙板的受力性能分析未见于相关文献中。本文针对此问题对集装箱组合房屋的墙板进行了抗剪性能和抗风性能的试验研究。首先，通过对相同尺寸的无焊接波纹板的方钢管框架和焊有波纹板的方钢管框架进行水平荷载作用下的抗剪性能对比试验，结果表明波纹板对框架的侧向支撑作用明显，可有效提高构件的平面内抗弯刚度和承载力。无波纹板时，方钢管框架发生强度破坏；焊有波纹板的集装箱墙板先发生屈曲破坏，后发生强度破坏。其次，利用ANSYS软件对无焊接波纹板的方钢管框架进行弹塑性分析，以征值屈曲的第一阶模态的位移作为初始缺陷，对焊接波纹板的方钢管框架进行非线性屈曲分析：得到的荷载-位移曲线与实验的总体趋势相同，证明本有限元模型及模拟方法正确；将首次屈曲荷载作为极限荷载，偏于安全。再次，按照能量等效原则，将300km/h的风速作用下的风荷载转换为自由落体冲击荷载，对集装箱组合房屋墙板进行抗风性能试验。结果表明：尺寸为1.2m×1.2m和2.2m×2.2m的试件能抵抗风速为300km/h的风荷载，抗风性能良好；尺寸为3.2m×3.2m的试件的波纹板在风速为300km/h的风荷载作用下强度满足要求，但刚度偏小。第四，对三种不同尺寸的试件分别进行均布风荷载作用下的数值模拟分析，结果表明：三个试件的波纹板板中挠度和等效应力的有限元结果均小于实验值；除1.2m×1.2m的试件外，其他试件的有限元结果与实验结果误差较小；以等效落重冲击试验模拟风荷载响应偏于安全。