2018年第5期
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简析冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体受剪性能
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赵峰域
（四川城市职业学院，四川成都６１０１１０）
【摘要】弯薄壁型钢具有构件强度较高、质量均匀、安装较为便利，防
风荷等腐性能较好，可回收等优点，是一种经济高效型的材料，地震、
水平荷载的作用主要由组合墙体承担，在住宅房屋建筑中使用较为广泛。通过对三种组合墙体单面定向刨花板、单面石膏板和一面石膏板另一面刨花板的研究分析，有限单元法能够有效的分析组合墙体材
种类、高度等各种相关因素对其自身承载力的影响，根据相关的数料、
据分析表明，影响最大的是墙面板材料，其影响最小的是钢材强度。对接下来，笔者将运用有限单元法对冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体受剪性能进行简单的分析，希望能够为相关的研究提供有价值的参考。
冷弯薄壁型钢结构；住宅组合；受剪性能【关键词】
单面石膏板组合墙体位移等值线图（图三）
和位移的取值。
按照图七的方法对组合墙体进行试验和分析，组合墙体的连接运用耦合法，墙架柱和墙板的滑移忽略不计，导致试验值存在一定的误差，计算结合和试验基本吻合，单面刨花板组合墙体的承载力最大为２６．９８，与同类构造的刨花板平均受剪承载力平均值相差甚少，相关的数据能够很好的说明此分析方法的正确性，有较高的效率和精度，利用试验的成果通过计算机技术可以有效地提高设计水平。
二、组合墙体的计算参数分析
在对以上三种组合墙体进行分析的基础上，对此类组合墙体的参数进行分析，研究该墙体各个方面对于墙体受剪承载力产生的影响。
（一）钢材强度对墙体受剪承载力的影响
对于冷弯薄壁型结构住宅来说，承重结构所使用的钢材以Ｑ２３５和Ｑ３４５为最
两优。在前文的基础上我们已经了解到，
类墙体的最大承受力为８．９５ｋＮ和
单面刨花板组合墙体位移等值线图（图四）９．２９ｋＮ，期间的差别仅为３．８％，所以我们
认为，冷弯薄壁型结构住宅组合墙体的受剪力能够受到钢材强度的影响，但影响非常微小。
（二）墙架柱间距对墙体受剪承载力的影响
一般来说，冷弯薄壁型结构住宅的承重墙上的墙架柱间距为６００ｍｍ或４００ｍｍ，通过计算我们了解到，当三类组合墙体分别将墙架柱的间距有６００ｍｍ调整至４００ｍｍ时，三类墙体的最大承载力全部
石膏板和刨花板双面组合墙体位移等值线图（图五）出现的提升，并且最高提升了２９．９６％。由
此可见，墙架柱间距能够对墙体受剪承载
（三）试件分析力产生影响，并且影响较大。首先使单面刨花板与一侧石膏板和一侧刨花板的双面墙体进行非（三）墙体高度对墙体受剪承载力的影响线性有限元分析，并于墙体下端固定，之后使墙体均匀倾斜；墙面板与墙经过计算，我们发现，高度为３．０ｍ的墙体的受剪承载力较高度架柱的上下端连接处被撕毁；全部墙架柱的两端都发生弯曲；而双面板为２．７ｍ的墙体低约１２．８４％，高度为２．７ｍ的墙体的受剪承载力较高组合墙体因为具有更优的侧向支撑作用，所以柱的变形程度更小。度为２．４ｍ的墙体低约１５．５９％，所以我们能够确定，墙体的高度能够
对墙体的受剪承载力产生影响，墙体高度越高，其受剪承载力越低。
（四）螺钉间距对墙体受剪承载力的影响通过实验我们发现，螺钉间距减小，墙体受剪承载力会随之增加。但是减少中间的螺钉间距并不能够墙体受剪承载力明显上升，只有减小周边螺钉间距才能够明显的提高墙体受剪承载力。
组合墙体的构造（图一）
近年来，冷弯薄壁型钢结构住宅颇受各国的关注，其主要承重部件即组合墙体。冷弯薄壁型钢结构组合墙体是自攻螺钉将冷弯薄壁型
石膏板和定向刨花板连接而成，其构造如图一。在连接墙面板钢构件、
和钢骨架时，墙面板能够为墙架柱提供有力的支撑，防止墙架柱发生扭转，提高墙架柱的稳定性。冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体的受剪
墙面承载力会受到很多相关因素的影响，其相关因素都包括墙架柱、
板的材料，墙体宽和高的比例，强架柱、自攻螺钉的间距等，多种因素的影响增加了相关的计算难度，因此，本文采用有限单元法进行三种组合墙体的分析。
一、非线性有限单元分析
（一）试件选取
有限元分析的试件以足尺实验模型展开，其墙体的尺寸是３ｍ×２．４ｍ，即墙体的高和宽，墙架柱是Ｃ形８９×４４．５×１２×１．０规格的冷弯薄壁型钢，其间距为６００ｍｍ；底梁、顶梁是９２×４０×１．０规格的冷弯薄壁槽钢，其长度为２．４ｍ；钢材的屈服强度为ｙ＝３２０Ｎ／ｍｍ２；墙面板的纸面石膏板厚度为１２ｍｍ，连接需采用的自攻螺钉的型号为４２３２型，刨花板的厚度为９ｍｍ，连接需采用自攻螺钉的型号为４８１９型，墙体外部周围的自攻螺钉间距应保持１５０ｍｍ，内部的间距为３００ｍｍ；中间墙架柱是单根Ｃ形冷弯薄壁型钢，而两边的为背靠背的Ｃ形冷弯薄壁型钢，截面为工字形，墙体的底角有两个抗拔螺栓，顶梁、地梁与台座的连接有固定螺栓。
三、结束语
本文运用塑性壳单元，建立有限单元分析模型，能够推理准确的冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体的受剪承载力，其分析结论如下：组合墙体的材料对冷弯薄壁型钢结构住宅组合墙体的受剪承载力影响最大，其中单面石膏板组合墙体的受剪承载力大约是单面刨花板组合墙体的３４．７％，两种单面墙板组合墙体的最大承载力相加与石膏板和刨花板面双面组合墙体的最大承载力极为相近。钢材的强度的增加会使组合墙体的承载力有很小的提高，因此，钢材强度的增加对组合墙体承载力的影响较小。墙架柱间距、高度、墙体周边自攻螺钉间距的减小墙体的受剪承载力有大幅度的提高，组合墙体的受剪承载力因墙面材料的约束增加而提高。
【参考文献】
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特征荷载的确定方法（图七）
构件的材料特性（表一）
（二）有限单元分析模型
限单元分析模型是塑性壳单元模拟钢骨架和墙面板，其构件的材料为钢材、石膏板和刨花板，其具体特性见表一；自攻螺钉运用耦合的连接方法，将其平动自由度耦合，但还能够进行转动，墙架柱与梁之间的连接采用铰接连接方式，墙面板与钢骨架的滑移不予以考虑。运用试验装置对墙体的有限元模型底梁自由度和顶梁墙体平面的平动自由度。再建立单面墙板组合墙体有限元模型如图二。其中，耦合墙体的顶梁上具有数个节点，并且节点的水平方向上都具有一定的自由度，时期能够在荷载的作用下进行刚体平动，当试件达到了最大的承受力时，将其位移施加于组合的墙体耦合处，并采用位移控制进行加载。
组合墙体有限元模型（图二）
有限元计算值与试验值比较（图六）
三类组合墙体通过非线性有限单元分析，总结出的荷载位移曲线，即非线性曲线，与图六相比较，两者的曲线都没有明显的屈服点，曲线走向和趋势相似度极高，按照相关的抗震试验方法，能够用荷载位移曲线能量的等效面积而确定屈服荷载，具体方法的操作如图七所示。
注：Ｐｙ屈服荷载，Δｙ屈服位移，Ｐｍａｘ为水平线，从原点出发的割线与水平线相交于Ａ点，保证①和②的面积相等，Ａ点的垂线与位移曲线交于Ｂ思安，Ｂ点相对应的是屈服荷载Ｐｙ，，对应的屈服位移为Δｙ，破坏荷载ＰＵ与位移ΔＵ取最大荷载出现之后，位移增加的同时荷载降低到最大荷载的８５％时荷载
赵峰域（１９９６—），男，汉族，四川自贡市人，学历：大专，现在四川城市职业学院，研究方向，建筑工程技术。作者简介：
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