冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体抗弯性能有限元分析

李国华,王 权,董 军,狄彦强

(1.北京建筑大学工程结构与新材料北京市高等学校工程研究中心,北京 100044;2.中国建筑技术集团有限公司,北京 100013)

冷弯薄壁型钢结构住宅体系在澳大利亚、北美、日本等发达国家及地区已经得到了广泛的应用,是住宅建筑的一种重要形式。近年来,由于冷弯薄壁型钢结构在结构体系、绿色装配式施工以及经济效益上的优势,逐渐在国内得到推广和应用。近几年我国相继颁发了部分规范、规程[1-2]对该结构体系的设计与施工做了相关的规范标准要求。

冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体是冷弯薄壁型钢结构住宅体系的重要构件之一,典型的冷弯薄壁型钢结构组合墙体由C形(卷边槽形截面墙架柱)和U形(普通槽形截面顶梁和底梁)冷弯薄壁型钢构件、石膏板、定向刨花板(OSB板)经自攻螺钉连接而成,这类结构体系房屋施工快速,易于实现建筑工业化[3-4]。目前国外学者通过对冷弯薄壁型钢轻混凝土组合墙体进行了试验研究和理论分析,明确了墙板的立柱间距、构造方式、螺钉间距、墙体高宽比等因素对组合墙体受剪性能的影响[5-13]。李元齐等[14]、石宇等[15]、周天齐等[16]进行了冷弯薄壁型钢结构组合墙体抗剪承载力试验,并且采用有限元法分析了不同墙面板材料、不同钢种、不同墙架柱间距、不同螺钉间距等参数对组合墙体抗剪承载力的影响,提出了墙体在往复荷载下的骨架曲线。刘斌等[17-18]基于ANSYS有限元软件,研究了喷涂式轻质砂浆—冷弯薄壁型钢组合墙体的建模过程,并将计算结果与试验数据进行了对比,分析了墙体高宽比、钢材的屈服强度、立柱壁厚及立柱间距等参数对组合墙体抗剪性能的影响。……