土组合墙板中钢面板屈曲能量法分析

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1、BucklingofSteelSkininThin--Walled·-Steel-·ConcreteCompositeWallAnalyzedbyEnergyMethodDissertationSubmittedtoNanjingUniversityofTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeof—MasterofEngineeringByBoyunDAISupervisor：Prof．JunDONGMay2011摘要随着我国建筑业的飞速发展，资

2、源和环境的压力越来越大，开发高性能墙体材料，实现墙体材料的升级换代已成为当务之急。薄壁钢一混凝土组合墙板是一种表面采用钢面板，内部填充轻质混凝土的新型组合墙板，它可以很好兼顾承载力和隔热、保温等功能要求，是一种有良好发展前景的新型墙体材料。但是目前相关研究还不成熟，因此，研究薄壁钢一混凝土墙板具有重要的理论意义和实用价值。局部屈曲是组合墙板的主要破坏形式之一。由于有内部芯板的约束作用，钢面板只可能向外侧鼓屈，这是一种典型的单边接触屈曲。内部芯板的约束作用，改变了钢面板原有的屈曲模态，对于面板局部屈曲性能有很大提高。本文用能

3、量法研究了钢面板的局部屈曲问题，得到了不同情况下钢面板的屈曲系数，并对不同参数条件下板件的局部届曲性能进行了分析。通过一定的简化，建立了同时考虑混凝土芯板对钢面板粘结约束和受压约束的分析模型。对于面内压力作用下未设置连接件的钢面板，非加载边弹性约束程度对钢面板局部屈曲系数的影响随着芯板粘结约束的增加而不断减弱。板件高宽比对屈曲系数的影响呈现出非线性关系，对于狭长板，屈曲系数趋于定值。为加强钢面板与芯板的连接，提高二者协同工作的能力，防止面板过早发生局部屈曲，考虑了两种加强连接的方法：在面板与芯板之间设置栓钉和用闭口式压型钢

4、板替代平钢板。设置栓钉以后，钢面板的局部屈曲性能得到了显著的提高。本文通过提出新的位移函数，利用能量法对面内压力作用下各种栓钉布置间距的板件进行了研究，得到了屈曲系数随栓钉间距变化的关系曲线，给出了各种厚度板件的栓钉间距限值。对于闭口式压型钢板作为钢面板的组合墙板的局部屈曲，研究了板肋间距与板件屈曲系数的关系，通过对板肋间距的参数化分析，给出了不同厚度板件的板肋间距限值。研究了剪切荷载作用下设置栓钉连接件的组合墙板中钢面板的受剪屈曲。通过选取满足边界条件的位移函数，利用能量法得到了设置栓钉连接件的矩形板件屈曲系数表达式，得

5、出了屈曲系数随栓钉间距变化的关系曲线，给出了栓钉的最大间距限值。本文研究表明，未设置连接件的钢面板易发生平面外鼓曲，不宜直接用作主要承重构件，设置栓钉或采用闭口式压型钢面板加强面板与芯板的连接以后，板件局部屈曲性能得到显著改善。对比以上两种加强连接的方法，增设栓钉的形式更为经济合理。关键词组合墙板钢面板局部屈曲能量法受压屈曲受剪屈曲ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChina’Sconstructionindustry,thepressureofresourcesandenvironment

6、increasesrapidly．Itisimperativetodevelophigh-performancewallmaterials，SO嬲toachieveitsupdating．Thin·walledsteel-concretecompositewallisanewcompositestructurecomposedofthin-walledsteelsheetandlightweightconcrete．Itisanewwallmaterialwithgoodprospectwhichcanwellbalanc

7、edcapacity，thermalinsulation，heatpreservationandotherfunctionalrequirements．Nowrelativeresearchisnotmature，therefore，investigationofthin--walledsteel-concretecompositewallhaSgreattheoreticalsignificanceandpracticalvalue．Localbucklingisoneofthin·walledsteel-concret

8、ecompositewall’Smainfailuremode．ThesteelskincanonlybucklewayfromtheinnerCOreduetotheconstraintofinnerconcretecore．Thisisatypicalunilateralcontactbucklin