腹板开孔轻钢龙骨围护墙体抗弯与抗冲击性能研究

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通过在轻钢龙骨墙体的龙骨腹板上开设细长孔洞可以增加龙骨的传热路径,有效缓解墙体的冷桥效应,但同时会对墙体的力学性能产生影响。采用轻钢龙骨墙体作为非承重围护墙体时,需要对其抗风性能和抗冲击性能进行研究。本文结合前期课题组试验结果,对冷弯薄壁型钢构件的截面弯矩承载力设计方法进行研究,同时利用有限元模型确定轻钢龙骨墙体中石膏板的有效宽度,并通过试验研究了腹板开孔轻钢龙骨墙体的抗冲击性能,主要包括以下内容:1.分别采用有效宽度法和直接强度法对冷弯薄壁型钢(包括未开孔和开孔构件)进行抗弯承载力计算,其中有效宽度法分别采用美国规范和中国规范计算方法,结合课题组前期的抗弯试验结果进行对比,发现对于冷弯薄壁型钢的抗弯承载力,美国规范有效宽度法与试验结果吻合性较好,中国规范的计算值偏于保守;对于腹板开孔冷弯薄壁型钢的承载力计算,通过本文提出的简化方法,采用美国规范有效宽度法的计算值与试验结果吻合性较好,直接强度法对于开孔冷弯薄壁型钢构件的承载力计算值会出现随开孔排数增加试件承载力提高的反常结果,需要进一步的研究。2.建立腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元抗弯的有限元模型,与试验结果进行对比分析,验证有限元模型的可靠性,在此基础上,确定试件的有效宽度,并通过进一步分析发现龙骨间距和石膏板厚度对石膏板有效宽度影响不大,而随着龙骨腹板高度减小,石膏板的有效宽度显著增加。3.结合国内外规范标准确定适用于轻钢龙骨墙体抗冲击性能的评价标准,在此基础上,提出不同腹板高度下墙体的抗冲击构造形式,并进行腹板开孔轻钢龙骨墙体抗冲击性能试验验证其抗冲击性能等级,试验结果表明腹板开孔轻钢龙骨墙体经过抗冲击性能改善后能满足一定的抗冲击性能要求。
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