冷成型鋼柱板體系承載力性能數值模擬研究.pdf

1、冷成型鋼住宅在國外是被廣泛采用的一種建筑形式，而我國的研究較晚，冷成型鋼住宅的設計規(guī)定偏于保守，且缺乏大量的工程實踐經驗。因此，如何采用數值模擬方法準確分析冷成型鋼結構的受力性能，是一個重要問題。在冷成型鋼結構中，由冷成型鋼龍骨和覆蓋材料組成的柱板受力體系是主要的豎向受力構件，豎向承載力的不足限制了冷成型鋼住宅的層高。因此，如何改善柱板體系的承載力性能，是冷成型鋼住宅體系在多層住宅中得到應用的關鍵。本文對冷成型鋼柱板體系的承載力性能進行

2、分析，主要內容如下：
　　 1.對冷成型軸壓方鋼管柱的極限承載力和破壞模式進行了數值模擬研究。采用弧長法對冷成型鋼方管柱受力全過程跟蹤模擬，得出不同長度、不同截面尺寸的方鋼管柱的極限荷載和破壞模式，并與香港大學的Ben Young等人的試驗結果進行對比，驗證了數值模擬的準確性。得出構件特征對破壞模式的影響：長細比較大和寬厚比較小的構件易發(fā)生整體屈曲，而寬厚比較大、長細比較小的構件易出現局部屈曲。對數值模擬中的若干重要問題，特別是

3、對屈曲分析結果影響較大的初始缺陷的施加問題進行了深入探討，給出不同情況下數值模擬的參數設置方法，并結合實際工程情況給出冷成型鋼柱邊界條件的模擬建議。
　　 2.對柱板體系的承載力性能進行數值模擬。建立三維實體有限元模型，考慮材料非線性和接觸非線性，對柱板體系的極限承載力和破壞模式進行了細致研究，并與西安建筑科技大學劉前進等人的試驗和2001版《北美冷成型鋼結構構件常規(guī)設計方法》結果進行了對比，驗證了數值模擬的可靠性。分析表明：不

4、帶墻板模型的破壞模式為整體彎扭屈曲，帶墻板模型則只發(fā)生整體彎曲屈曲，且后者承載力遠大于前者。分析了螺釘間距、墻板厚度等參數對帶墻板模型的承載力和變形的影響。
　　 3.針對課題組提出的一種改進柱板體系，即用方鋼管代替背靠背C型鋼作為邊柱，用有限元方法分析了改進體系的承載力性能，并將改進體系的承載力性能與現有體系做對比，得出改進體系在承載力和用鋼量方面都優(yōu)于現有體系的結論，驗證了改進體系的可行性。然后按照國內生產的冷成型鋼常用的截