开孔龙骨墙体标准单元抗弯性能分析.pdf

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1、低温建筑技术2015年第5期(总第203期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．05．015开孔龙骨墙体标准单元抗弯性能分析杨晓杰，马迪，孙建运，孙鹏程，耿悦(1．中国建筑股份有限公司技术中心结构工程研究所，北京101300；2．哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨150090)【摘要】利用ABAQUS建立腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型，在验证了模型可靠性的基础上，考虑腹板开孔排数、钢板厚度、腹板高度等参数的影响，对腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的抗弯性能进行分析，分析墙体的破坏模式并确定影响墙体抗弯性能的主要因素。分析表明，在开

2、孔比例相同的前提下，随着腹板高度的增加，墙体抗弯刚度显著提高，但抗弯承载力的提高幅度相对较小。综合考虑墙体造价与保温性能等因素，增加龙骨板件厚度是提高墙体抗弯刚度与抗弯承载力的最有效方式。天地龙骨腹板开孔不明显降低墙体抗弯性能，为提高墙体保温性能，可将天地龙骨腹板通长开孔。【关键词】腹板开孔轻钢龙骨I夕围护墙体；墙体标准单元；抗弯；有限元分析【中图分类号】TU398．【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)05—0040—040引言压，、抗冲击6。、保温，引、隔声、抗火“性能进行了保温龙骨(Thermalstuds)是一种在冷弯薄壁型钢腹板较为系统的研究。但是

3、，现有针对保温龙骨墙体力学性能开设多排细长孔洞的新型龙骨形式(图1)。该种龙骨可的研究多限于主要承受竖向力的承重墙体，而对主要承受有效改善冷弯薄壁型钢的热桥效应，且对抗弯性能的影响风荷载作用的外围护墙体的抗弯性能认识尚不深入。为较小，适用于外围护墙体结构。典型的腹板开孔轻钢龙骨此，文中建立有限元模型，对保温龙[骨_墙体在均L布荷载作用外围护墙体由竖龙骨、天地龙骨、岩棉、石膏板覆面及外饰下的抗弯性能进行参数分析，其中保温龙骨的腹板开孔形面组成(图2)。该类墙体符合国家中长期科学和技术发展式见图3。根据分析结果，提出设计建议。规划纲要(2006—2020年)中重点领域“城镇化与城市

4、发展”的“绿色建筑和建筑节能”优先主题，具有广阔的应用前景。(a)龙骨截面(h)开孔布置图3轻钢龙骨开孔形式外饰面连接1有限元建模图1保温龙骨采用有限元软件ABAQUS建立墙体标准单元有限元模图2外围护墙体构成型分析其抗弯性能。分析时忽略岩棉对墙体抗弯性能的贡目前，国内外学者对保温龙骨的抗压、抗弯、抗献。选用S4R壳单元模拟轻钢龙骨及石膏板，厚度方向采剪性能进行了系列研究；同时对保温龙骨墙体的抗用5个积分点。[基金项目]哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目(2012RFLXG025)248—252．2014，103：190—199[16]李国强，李侥婷，楼国彪．梁端受框架约束的

5、平端板连接组合节点抗火性能试验研究[J]．建筑结构学报，2011，32[收稿日期]2015-·O1—-20(4)：125—133．[作者简介】余飞(1990一)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，[17]张克峰．加腋型外伸端板高强螺栓节点设计[J]．钢结构，研究方向：钢结构。2012。5(27)：36—39．[通讯作者】李军(1966一)，女，山东淄博人，博士，主要从[18]HiroshiTagawa，YuduLiu．Stifeningofboltedend—platecon·事钢结构抗震、计算力学及其工程应用研究。nectionswithsteelmemberassemblies[

6、J]．J．Street．Eng．，42低温建筑技术2015年第5期(总第203期)多损失墙体抗弯性能的前提下，尽量提高其保温性能。1．Omm。为保证墙体的保温性能，在腹板开孔的轻钢龙骨墙体中，龙骨腹板高度越高，腹板内开孔的排数也越多。为表3不同开孔排数墙体的极限荷载(g)此，定义开孔比率的概念，即，龙骨腹板开孔范围h(见图与抗弯刚度(纠8)与腹板高度h的比值。取开孔比率在55％左右的不同腹板高度的轻钢龙骨墙体进行抗弯性能对比分析，荷载一位移曲线如图9所示。由图9可以看出，龙骨板厚为1．Omm、腹板开孔比率在55％左右的墙体单元的抗弯承载力与抗弯刚度随着龙骨腹板高度的增加而提高，

7、具体提高幅度见表5。龙骨腹板高度对墙体抗弯刚度的影响显著，提高幅度在80％以上；对墙体抗弯承载力的提高幅度最大为78．9％。这是由于，墙体在3．2龙骨板件厚度均布荷载作用下发生腹板的剪切屈曲破坏，其抗弯承载力墙体标准单元选取腹板高度140ram，开7排孔，钢板厚主要取决于龙骨腹板的抗剪承载力。此时，提高龙骨腹板度为0．7、1．0和1．5mm的轻钢龙骨构件。分析发现，三片高度对墙体抗弯承载力的影响主要表现在增大了腹板面积墙体均在支座附近发生腹板的剪切局部屈曲破坏。三片墙而非提高了墙体惯性矩。比