反复荷载下的腹板开孔轻钢龙骨砌体围护墙体抗冲击性能建模分析

针对现有围护墙体抗冲击性能分析模型存在的分析效果差的问题,在考虑反复荷载的前提下,设计腹板开孔轻钢龙骨砌体围护墙体抗冲击性能模型。根据围护墙体的组成结构、材料性能,构建相应的有限元模型。根据地震数据生成反复荷载,模拟反复荷载的加载过程。设置位移、变形、位移延性和刚度退化量作为抗冲击性能的量化测试指标,通过有限元模型数据的提取与计算,得出最终的抗冲击性能分析结果。经过实验分析,发现设计模型的输出结果与实测结果基本一致,能够将数据偏差控制在0.1以下,即设计围护墙体抗冲击性能模型具有良好的分析效果。

腹板开孔轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对腹板开孔的轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能进行了分析。将有限元分析结果与有限条分析软件CUFSM的分析结果及试验结果进行对比分析,验证了ABAQUS在分析腹板开孔轻钢龙骨抗弯性能时的可靠性。在此基础上,考虑腹板开孔排数、钢板厚度、腹板高度等参数的影响,研究了轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能及龙骨的破坏模式,并确定影响墙体抗弯性能的主要因素。根据分析结果,建议龙骨腹板通长开孔,以方便实现工业化批量生产。

火灾下腹板开孔轻钢龙骨墙体温度场数值模拟分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立了腹板开孔轻钢龙骨围护墙体温度场分析模型,阐述了模型中的若干关键问题,如受火面与背火面边界条件,石膏板、岩棉和钢材的热工性能参数及材料间的接触条件等,并将模拟结果与相关试验结果进行对比。在此基础上,分析了相关参数对腹板开孔轻钢龙骨墙体背火面的最高温度和平均温度的影响规律。结果表明:该模型可有效模拟该类墙体在火灾下的温度分布;龙骨截面高度与石膏板层数及布置方式均可在较大程度上影响墙体背火面的最高温度与平均温度;腹板开孔排数只对背火面最高温度影响较大,对平均温度则影响不大。

均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体受弯性能试验研究

为研究腹板开孔轻钢龙骨墙体中覆面板材对墙体受弯承载力的贡献,考虑龙骨腹板高度、自攻螺钉间距等参数的影响,对5片腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的受弯性能进行了试验研究,分析试件的承载力、破坏模式、挠度、应变和剪力滞效应等。基于试验结果,建立了可考虑剪力滞效应的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行对比,验证了模型的可靠性。基于有限元模型,研究了石膏板厚度、龙骨间距和腹板高度对石膏板有效宽度的影响。试验结果表明:开设细长孔洞对龙骨腹板削弱较大,会引起剪力滞效应,并导致墙体在均布荷载作用下在支座附近发生腹板的剪切屈曲;对于厚度为100~200 mm的墙体,竖龙骨与石膏板间的自攻螺钉间距取300 mm即可保证石膏板与龙骨共同工作;在开孔比率相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度及受弯承载力均有显著提高。所建立的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元实体有限元模型能够合理考虑剪力滞效应,与试验结果吻合良好,试件初始刚度和承载力预测值与试验结果最大相差分别不超过6%和4%。有限元参数分析结果表明石膏板有效宽度主要受龙骨腹板高度影响。

开孔龙骨墙体标准单元抗弯性能分析

利用ABAQUS建立腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,在验证了模型可靠性的基础上,考虑腹板开孔排数、钢板厚度、腹板高度等参数的影响,对腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的抗弯性能进行分析,分析墙体的破坏模式并确定影响墙体抗弯性能的主要因素。分析表明,在开孔比例相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度显著提高,但抗弯承载力的提高幅度相对较小。综合考虑墙体造价与保温性能等因素,增加龙骨板件厚度是提高墙体抗弯刚度与抗弯承载力的最有效方式。天地龙骨腹板开孔不明显降低墙体抗弯性能,为提高墙体保温性能,可将天地龙骨腹板通长开孔。

开窗的保温龙骨墙体抗弯性能有限元分析

为推进腹板开孔的轻钢龙骨墙体这种新型绿色外围护构件在我国建筑工程中的应用,利用有限元软件ABAQUS对其抗弯性能进行分析,分析时考虑了窗洞口的影响。在验证了有限元分析方法可靠性的基础上,分析腹板开孔轻钢龙骨外围护墙体在风荷载作用下的抗弯性能,确定其抗弯刚度、破坏模式及应力状态。通过对比分析,讨论窗洞口对墙体抗弯性能的影响。分析结果表明,当窗墙面积比为0.5时,墙体抗弯承载力与抗弯刚度分别比不开窗墙体低30%与66%。龙骨腹板高度为150 mm的该类墙体可满足我国大部分地区建筑高度不超过50 m的城市建筑外围护墙体的抗风要求。

均布荷载作用下保温龙骨足尺墙体的抗弯性能

为研究腹板开孔的轻钢龙骨墙体在均布荷载作用下的抗弯性能,考虑腹板高度的影响,进行3.0 m×3.0 m足尺试件试验研究.分析了不同腹板高度的墙体在均布荷载作用下的破坏模式及腹板高度对墙体抗弯性能的影响.在此基础上,采用ABAQUS建立墙体的有限元模型,与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的可靠性.分析结果表明:石膏板可很好地限制竖龙骨的整体屈曲,当龙骨腹板高度为150 mm时,墙体竖龙骨在支座附近发生腹板剪切屈曲,同时在跨中位置发生畸变与局部屈曲的相关屈曲破坏;当龙骨腹板高度为100 mm时,墙体竖龙骨在跨中位置发生畸变与局部屈曲的相关屈曲破坏;当不考虑窗洞口影响时,腹板高度为100 mm的保温龙骨外围护墙体可满足我国全部地区建筑高度不超过50 m的城市建筑外围护墙体的抗风要求.

外挂式轻钢龙骨墙体-钢框架连接受力性能研究

为提高腹板开孔轻钢龙骨外围护墙体的装配化程度,实现该类墙体的整片式吊装,提出了该类墙体与钢框架之间的外挂式连接方案。考虑钻尾钉、长螺栓两种连接型式及墙体厚度的影响,设计5片外挂于足尺钢框架的墙体标准单元,试验研究连接在风压与风吸荷载作用下的可靠性。采用ABAQUS有限元分析软件建立实体有限元模型,在验证了有限元模型合理可靠的基础上,分析风压与风吸荷载作用下,不同厚度墙体与钢框架连接的应力状态与传力路径。在此基础上,对2组外挂于钢框架的3 m×3 m足尺腹板开孔轻钢龙骨墙体进行了滞回试验,其中一组外挂墙体开设窗洞口,窗墙面积比为0.3,验证外挂式连接在地震作用下的可靠性。研究表明,钻尾钉难以保证风吸荷载作用下墙体连接的受力性能;当腹板开孔轻钢龙骨墙体与钢框架间采用外挂式连接时,建议采用长螺栓连接型式。长螺栓外挂式连接传力明确、施工方便;在风压、风吸及面内水平荷载作用下,墙体发生破坏时,连接区域材料未屈服,龙骨未发生局部屈曲,不会发生脆性破坏,在常用墙体厚度范围内均留有较高的安全储备,能够达到"强连接弱构件"的设计理念。