超轻钢住宅墙体结构性能数值分析

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1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集超轻钢住宅墙体结构性能数值分析秦中慧张其林(同济大学上海200092)摘要：超轻钢住宅是以冷成型镀锌轻钢龙骨为结构构件的住宅，多为卜2层独户式，与H型钢等厚壁钢材建造的结构相对应。本文介绍了超轻钢住宅的结构特点和性能优势，并利用大型结构分析软件ANsYs对住宅墙体的轴压性能和抗剪性能进行了分析，将有限元分析结果与AISI规范、试验结果进行了比较，得出墙体的极限轴压承载力、极限抗剪强度及破坏模式。本文可以为编制我国超轻钢住宅设计规范提供参考。关键词：超轻钢住宅，数值分析，ANsYs，墙体轴压性能，墙体抗剪性能Nume

2、ricalAnalysisofSuperLight-WdghtsteelHouseWaUStructuresQinzhon曲uiZhangQilin(Ton舀iuniVersity’Shan曲ai200092)Abstract：Superli曲t—weightsteelhousesarecomposedofcold—fonnedthin—wallsteelmembersthatarecoatedwithzinc．Theyareoftenoneortwostories．Inthispaper’thebehaviorofthishousesystemisi

3、ntroduced，andthenumericalanalVsisoftheaxialcompressiveandshearingbehaviorofthewallsystemisdiscussed．ThecomparisonismadebetweentheresultsoftheAISIcodeandthenumericalandexperimentalresults．TheultimateaxialandshearingloadsandthefailuremodesofthewallsVstemaregot．Theworkofthispaperca

4、nbeusedasreferencet0口utforwardformulasoftheChinesecodesfordesignofthisnewhouse．Keywords：Superlight—weightsteelhouse，Numericalanalysis，ANSYS，WallaxialcompressiVebehaVior'WalIshearingbehavior1超轻钢住宅概述1．1超轻钢住宅的定义超轻钢住宅是以冷成型镀锌轻钢龙骨为结构构件的住宅，多为卜2层独户式，与H型钢等厚壁钢材建造的结构相对应。这种住宅是在国外尤其是美国的木结构住宅

5、的基础上发展起来的，目前国外对这种住宅体系的研究和应用已经趋于完善和成熟，并具有一套完整的设计规范，如美国的AISI规范。我国也已经开始应用和推广这种住宅体系，并开始对其进行理论研究，但总的来说在我国的应用还处于初始阶段，一些企业所开发的住宅体系也是套用国外规范，甚至材料也依靠从国外进口⋯。图l、图图1崇明岛超轻钢样板房Fig1Super

6、ight—weightsteeIsampIehousenChongmingsIand一28—2是精工绿筑住宅公司所开发的住宅实例。1．2超轻钢住宅的结构特点超轻钢住宅以冷弯薄壁型钢构件作为承重骨架，轻型板材如石膏板、

7、0SB板、彩钢板等为围护结构，并在墙体内填充保温隔热材料。图3给出了超轻钢住宅骨架结构体系示意图。主要构件为：C型立柱和梁、U型下部导轨和上部导轨、支撑以及各种配套的扣件和加劲件，构件与构件之间用自攻螺钉连接，基础与底部导轨采用地脚锚栓连接。立柱腹板上通常开有孔洞以方便水、电等管线通行。梁柱构件厚度在1．O~3．0mm之间，截面高度在75～200mm范围内【引。图2嘉定超轻钢别墅Fig2Super

8、ight．weightsteeIv⋯ainJiading2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集顶部导轨立柱腹板白攻螺图3超轻钢住宅结构示意图1．3超轻钢住宅

9、的优势1)房屋自重轻。自重约为传统结构的1／4左右，对地基承载力要求相应降低，可大幅减少地基造价。2)施工周期短。约为传统结构的l／3左右，可加快房屋建设周期，加快资金回笼，降低风险，提高资金投资效益。3)绿色环保。施工现场文明作业程度高，对环境造成的建筑污染小。房屋钢结构部分可100％的回收，其他配套材料也可大部分回收。4)抗震抗风性能好。钢梁、钢柱组成柔性框架，可以吸收部分地震能量，可抵抗8度以上地震，可适合沿海多风及多震地区建造。5)墙体厚度小。所有管线可暗埋在墙体及楼板结构中，建筑内部实际使用面积大幅增加，可比传统砖混结构住宅增加使用面积至少1

10、0％。6)工业化程度高。便于形成标准化建筑体系，实现构件工厂化和施工机械化，质量稳定，有利于住