开洞位置对轻钢龙骨组合墙体抗剪性能的影响研究.pdfVIP

第十届全国现代结构T程学术研讨会 开洞位置对轻钢龙骨组合墙体抗剪性能 的影响研究 李磊彭俊王恒华 (东南大学土木工程学院，南京210096) 提要：通过对两种开洞形式的轻钢龙骨组合墙体的有限元分析，研究开洞位置的变化对其抗剪性能的影响。研究表明，开 洞位置不同，墙体的抗剪性能有很大的差异。 关键词：开洞位置，轻钢龙骨，组合墙体，抗剪性能 一、引言 轻钢龙骨结构体系是以密排(通常为400—600mm)的薄壁型钢构件作为承重结构，然后用石膏板、 OSB板等结构板材包裹起来的冷弯薄壁型钢结构体系。这种结构体系具有节能、节地、环保、综合效益好 等一系列优点，在国外已有四五十年的发展历史，而在我国处于刚刚起步的阶段。 轻钢龙骨组合墙体的抗剪主要靠板材承担，实际使用的墙体不可避免地要开门窗等洞口，洞口的大小 和位置对墙体的抗剪性能都会有影响。关于洞口大小对墙体抗剪性能的影响国内外有较详细的研究，美国 规范和日本的行业标准都有相应的规定，而在洞口位置对墙体抗剪的影响方面则研究地相对较少。本文设计了两 榀洞口大小—样而位置不同的组合墙体，对这一问题进行对比研究。 二、墙体设计 一、J回睁吸¨ 两种墙体模型的简图如图l所示，模型1为门窗联通式，模型2为门窗分隔式。墙体以及门窗的尺寸 基本构件只有三种，即c形冷弯薄壁型钢构件、u形冷弯薄壁槽钢以及由它们组合而成的箱形构件，见图 螺钉连接而成。顶梁、底梁以及门窗洞口处梁采用U形构件，中柱和洞口上下处的短柱采用C形构件，边 柱以及洞口处柱采用箱形构件。墙体两侧均覆12mm厚石膏板，板块布置及尺寸如图3所示。石膏板与钢 骨架用自攻螺钉连接，螺钉间距符合国家行业标准《低层轻型钢结构装配式住宅技术要求》(送审稿)的规 定，即板块周边螺钉问距为300mm．中间螺钉问距为150nun。 三、有限元建模 采用通用有限元软件ansys进行分析。为建模方便。有必要进行一些假定，基本假定如下： 1．忽略冷弯薄壁型钢构件的圆角硬化效应、材料的残余应力以及初始缺陷的影响； 2．石膏板为各向同性材料： 3．钢材和石膏板均为理想的弹塑性材料： 4．石膏板与钢骨架间的螺钉连接用耦合方法模拟，即不考虑螺钉的滑移：组合箱形柱看作是壁厚为2ram 工业建筑2010增刊 1133 第十届全圆现代结构J=程学术研讨会 的整体，即不考虑U形钢与C形钢之间的螺钉连接问题。 基于以上假定建立两种墙体的有限元模型，见图4一图6。划分网格时，为了螺钉连接处自由度耦合的 r=!’，1+ 一[‘7 1 ．{ ． ． ●“ ．．．!… Fi|善n 窗洞 8l 门 2I 8 l洞罱 } 囊 (a)模型1