考虑冰雪荷载作用的轻钢组合墙体轴压性能

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1、考虑冰雪荷载作用的轻轻钢轻钢钢组合墙体轴压性能钢组合墙体轴压性能AxialCompressivePerformanceofCold-formedSteelStudWallsConsiderediceandsnowloads研研研究究究生生生：生：：：刘晴晴刘晴晴指导教师指导教师：指导教师：：：王春刚王春刚副教授学科专业学科专业：学科专业：：：防灾减灾工程及防护工程防灾减灾工程及防护工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文考虑冰雪荷载作用的轻钢组合墙体轴压性能作者姓名：刘晴晴入学年份：2013年9月指导教师：王春刚副教授学

2、科专业：防灾减灾工程申请学位：工学硕士及防护工程所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：梁力答辩委员会组成：梁力王庆利任庆新张曰果陈勇张壮南隋伟宁论文评阅人：张曰果柳旭东硕士研究生学位论文摘要I摘要近年来，冷弯型钢组合墙体作为住宅体系的主要竖向承重单元受到了越来越多的关注。墙面板的支撑作用会对立柱的屈曲模式及墙体承载力产生极大影响，同时不同参数的变化也对组合墙体的轴压性能产生了影响。目前国内外对于冷弯型钢组合墙体轴向承载力的计算方法仍然是以有效宽度法为基础的，而有效宽度法计

3、算过程繁琐的弊端日益显著，这使计算过程更为简便的直接强度法的优势更为明显，目前我国已将冷弯型钢轴压构件的直接强度法纳入《冷弯型钢结构技术规范》修订征求意见稿中，如何在此基础上将直接强度法应用于具有墙面板约束的组合墙体承载力的计算成为了有待解决的问题。近年来冰雪灾害频繁发生，其对房屋产生了巨大的破坏力，而对于考虑冰雪作用的冷弯型钢组合墙体的轴压性能仍需进一步分析研究。以文献试验结果为基准，利用ANSYS有限元软件对组合墙体承载力进行计算，通过与试验结果对比证明了模拟方式的正确性。在此基础上通过改变墙体高度、墙面板材料、立柱间距和自攻螺钉间距等参数对冷弯型钢骨架

4、及覆盖墙面板的组合墙体的轴压性能进行有限元分析。研究表明：墙体高度、立柱间距和自攻螺钉间距的变化对组合墙体立柱的屈曲模式影响很小，墙面板材料的不同会影响组合墙体立柱的屈曲模式；墙体高度的变化对双侧同时覆盖墙面板的墙体极限承载力影响很小，但冷弯型钢骨架以及单侧覆盖墙面板的墙体极限承载力会随墙体高度的增加而明显降低；墙面板材料的变化可以改变墙体极限承载力；立柱间距和自攻螺钉间距的变化对组合墙体的轴向极限承载力影响不大。利用现有关于墙面板提供的约束刚度的计算公式对36组约束刚度进行了计算。在此基础上利用有限条软件CUFSM分析了各约束刚度对墙体立柱弹性屈曲应力的影

5、响，对墙板约束条件下墙体弹性屈曲应力的计算方法进行了研究，并通过现有弹性畸变屈曲临界应力计算公式的计算结果与有限条计算结果进行对比，证明了方法的适用性。同时通过与有限元分析数据的对比，验证了Schafer提出的组合墙体轴压承载力直接强度法的可行性。另外，本文结合目前正在修编的《冷弯型钢结构技术规范》修订征求意见稿中轴压构件的直接强度法公式，提出了符合我国实际情况的冷弯型钢组合墙体轴向承载力实用计算方法，并验证了公式的适用性，以供实际工程应用和规范修订参考。以两层冷弯型钢住宅为算例，对考虑冰雪荷载作用时不同屋面形式下的组合墙体竖向荷载进行计算。并与两种组合墙体

6、直接强度计算方法的计算结果的承载力设计值进行对比。结果表明，坡度小于35度的单跨单坡屋面形式和考虑雪荷载分布不均的带天窗的双坡屋面形式下内墙所受竖向荷载超过了组合墙体的承载力。因此本文建议对于以上两种屋面形式的冷弯型钢住宅，屋面设计坡度宜大于35度。关键词:冷弯型钢组合墙体冷弯型钢组合墙体；冷弯型钢组合墙体；；；极限承载力极限承载力极限承载力；极限承载力；；；有限元分析有限元分析有限元分析；有限元分析；；；直接强度法直接强度法直接强度法；直接强度法；；；冰雪荷载冰雪荷载II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractInre

7、centyears,thecold-formedsteelstudwallsasthemainverticalbearingunitsofthecold-formedsteelresidencehasbeenmoreandmoreconcerned.However,thesheathingmakessupportandconstrainttocold-formedsteelstudsandaffectsbucklingcharacteristicandloadcapacityofstudwalls,thedifferentparametershavegrea

8、tlyinfluenceontheaxialbear