轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板优化设计及力学性能研究

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1、学校代码：10286分类号：TU398.3密级：公开UDC：624学号：151070工程硕士学位论文轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板优化设计及力学性能研究研究生姓名：张莉亚导师姓名：潘金龙教授闫云龙高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年06月06日研究方向防灾减灾工程及防护工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席陈忠范教授评阅人S005130-1S005130-22018年06月06日工程硕士学位论文轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板优化设计及力学性能研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：张莉亚导师姓名：潘金龙

2、教授闫云龙高工本论文获装配式混凝土结构关键配套产品开发课题（2016YFC0701907）资助。OPTIMIZATIONDESIGNANDMECHANICALBEHAVIORSOFLIGHT-GAUGESTEELSTUDCONCRETECOMPOSITEEXTERNALWALLPANELAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGLiyaSupervisedbyProf.PANJinlongandYANYunlongScho

3、olofCivilEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电

4、子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。摘要轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板优化设计及力学性能研究摘要轻钢龙骨复合墙板因其轻质高强、环保节能等优点在我国已有广泛的运用。然而，轻钢龙骨复合墙板多作为内隔墙，作为外墙尚不成熟，其抗渗、保温隔热、外墙面装饰和大面积开

5、窗等问题尚未得到很好的解决，故本文提出了一种新型的组合墙板——轻钢龙骨混凝土组合外挂墙板（Light-gaugeSteelStudConcreteCompositeExternalWallPanel，以下简称SC墙板）。SC墙板由混凝土板、轻钢龙骨骨架、水泥纤维板和岩棉通过剪力钉和自攻螺钉连接而成。作为一种组合外挂墙板，除基本的抗弯及抗冲击要求外，如何保证三层构造之间连接的可靠性，并保证墙板与框架连接节点具有较好的抗震性能，对结构的安全也是至关重要。基于此，本文对其开展了试验研究和有限元分析，以期为其在实际工程中的推广应用提供依据。本文进行的主要研究工作如

6、下：（1）针对自攻螺钉连接件的抗剪性能以及剪力钉连接件的抗拉性能分别设计了8组、11组试件，通过试验对试件的承载力和破坏形态进行了研究。试验结果表明：自攻螺钉连接件的抗剪承载力受自攻螺钉的抗剪强度和水泥纤维板的厚度影响；剪力钉连接件的抗拉承载力受剪力钉在混凝土中埋深和剪力钉与龙骨之间焊缝质量影响。（2）以竖龙骨间距为研究参数，设计了2块标准墙板单元，进行了集中力四分点加载试验研究。试验结果表明：SC墙板的抗弯承载力由正常使用极限状态控制，试件峰值荷载所对应的相对挠度可达到1/98，远大于规范规定的相对挠度限值1/200；在设计风荷载下，墙板仍处于弹性阶段，

7、具有优越的抗弯性能。（3）采用ABAQUS有限元分析软件，建立了试验墙板的有限元模型，计算结果与试验结果进行对比，验证了有限元模型的可靠性，基于此对SC墙板的抗弯性能进行了参数分析。模拟结果表明：与试验所得的荷载-位移曲线相比，模拟结果的初始刚度偏大，但能够较为准确地模拟SC墙板在混凝土开裂后达到峰值荷载阶段的行为；取消空气层墙板的抗弯承载力可以提高25.4%~29.9%，但空气层对不同竖龙骨间距试件的影响程度不同，当竖龙骨间距较大时，空气层的削弱作用相对明显；用泡沫混凝土替换岩棉，可以有效地限制竖龙骨的变形，当泡沫混凝土厚度为80mm时，抗弯承载力可提高

8、27.6%。（4）对两个SC足尺墙板试件进行了低周反复荷载试验，试