冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能研究综述

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1、第七届全国现代结构T程学术研讨会冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能研究综述郭鹏，何保康，陈卫海，袁耀明(西安建筑科技太学土本工程学院，}薨唾西安710055)摘要：本文对冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能的研究进行了较全面的综述。介绍了冷弯型钢立柱组合墙体的构造和传力特点；总结了嗣内外对冷弯型钢立柱组台墙体抗剪性能的试验、理论研究成果；同时还介绍了美国规范、日奉规范对冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力的计算方法；晟后对冷弯型钢札柱组合墙体抗剪性能尚待研究的问题进行了归纳。关键词：冷弯型钢屯柱组合墙体，抗剪性能．抗剪承

2、载力一、概述冷弯型钢结构住宅的结构形式来源于木结构低层别墅住宅，由于近年来木结构造价的上涨以及森林资源的短缺及环保要求，世界各国越来越多的采用冷弯萼!!钢结构作为承重体系应用于住宅建筑中，这种结构形式一般适用于1～3层的独立或联排住宅(图l，图2)。冷弯型钢结构住宅的主要抗侧力构件是剪力墙，剪力墙由冷弯型钢骨架和胶合板、定向刨花板(osB板)、钢板或石膏板等通过自攻螺钉连接而成(图3)。冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力主要靠墙扳提供，剪力由墙板通过自攻螺钉连接件传给骨架，最后传给基础。实践证明，这种组合

3、墙体能够有效的传递剪力和耗散能量。冷弯型钢立柱组台墙体抗剪性能研究始于20世纪70年代。冷弯犁钢立柱组合墙体的抗剪性能与墙体立柱和墙面板的材料与尺寸、自攻螺钉的间距、墙体的高宽比、以及立柱间距等诸多因素有关，其精确理论计算相当困难，目前国内、外主要依据作1：1墙体模型试验确定其抗剪承载力。在试验研究的基础上，国外学者也提出了一些简化模型和理论研究方法，但都还不是很成熟，还有待进一步的研究完善。本文介绍了国内外从20世纪70年代以来冷弯型钢立村!组合墙体抗剪承载力的研究概况以及美国、日本对冷弯型钢立柱组

4、合墙体抗剪承载力的规范计算方法，同时对冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能研究中尚待解决的问题进行归纳和探讨。’图1低层冷弯型钢结构住宅图2低层冷弯型钢结构住宅结构示意图图3冷弯型钢立柱组合墙体结构示意图二、国内外冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能研究概况工业建筑2007增书第七届全围现代结构工程学术研讨会(一)国外冷弯型钢立柱组合墙体抗剪性能研究概况、低层冷弯型钢结构住宅组合墙体的抗剪承载力主要以试验研究为基础，其中美国、澳大利亚、加拿大、新西兰、日本等国的研究居于世界领先水平。美国密苏里州大学的Tarpy(19

5、78，1982)率先对冷弯型钢立柱组合墙体抗剪承载力进行了单调加载试验研究“～，目的是为了考察墙体不同的构造和面板材料对抗剪承载力的影响，研究结果表明：房屋自重不足以抵抗水甲侧力引起的上拔力，需要加设可靠的地脚锚栓以避免墙体抗剪性能降低；覆板墙体破坏始于角部螺钉连接处，然后是周边螺钉连接处破坏；用胶合板代替石膏板墙体抗剪承载力提高25％左右；，上下导轨与立柱焊接连接与用自攻螺钉连接同样有效；柱距减小墙体抗剪承载力略有增加；将锚栓连接在楼板梁上对抗剪不利。随后，Tissell(1993)对边柱为单根柱单

6、面覆胶合板和OsB板的冷弯型钢立柱组合墙体进行了单调水平加载试验”3，试验结果表明：‘在大多数情况下破坏发生原因为边柱屈曲或在锚栓连接处被拉断；边立柱过早的屈曲与墙体在一侧没有覆板有关。通过Tissell的研究说明冷弯型钢立柱组合墙体边立柱采用单根柱不合理，不能充分发挥该类墙体的抗剪承载力，于是，美国圣克拉拉大学的serrette(1994)在冷弯型钢立柱组合墙体单调水平加载抗剪承载力试验中将边立柱改为双柱，即两根单立柱背靠背组成工字型截面立柱作为边立柱使用“。，试验研究充分证明边立柱采用双柱能够确保

7、墙体抗剪承载力充分发挥．这也进一步说明了边立柱的截面尺寸和强度对整个墙体的抗剪承载力至关重要。在以上研究的基础上，serrette(1996)对覆胶合板、OsB板，石膏板的冷弯型钢立柱组合墙体进行了单惆加载和循环加载试验“。71，试验结果表明：单调加载条件下．单面覆胶合板墙体比单面覆相同厚度且螺钉间距相同的oSB板墙体的抗剪承载力提高约17％；单调加载时横铺OsB板抗剪强度比竖铺OsB板抗剪强度提高约11％，用竖铺面板墙体试验结果代替其他铺板方向墙体的抗剪承载力偏安全；减小墙体周边螺钉间距能够明显增加

8、墙体的抗剪强度；在单调加载情况下．墙体覆双面板(OsB板+石膏板)且螺钉间距为周边150∞、中问300m时，石膏板提高墙体抗剪承载力30％，其他情况下石膏板对墙体抗剪承载力贡献甚微；循环加载下，单面覆胶合板墙体与单面覆相同厚度且螺钉问距相劂的OsB扳墒体的抗剪承载力几乎无差别；循环加载墙体比单调加载墙体抗剪承载力降低。在1996年研究的基础上，serrette于1997年进行了第三批冷弯型钢立柱组合墙体的抗剪承载力研究”+“．分别研究了各种面板村料、x交