冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能研究綜述

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1、第七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)T程學(xué)術(shù)研討會冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能研究綜述郭鵬，何?？?，陳衛(wèi)海，袁耀明(西安建筑科技太學(xué)土本工程學(xué)院，}薨唾西安710055)摘要：本文對冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能的研究進(jìn)行了較全面的綜述。介紹了冷彎型鋼立柱組合墻體的構(gòu)造和傳力特點(diǎn)；總結(jié)了嗣內(nèi)外對冷彎型鋼立柱組臺墻體抗剪性能的試驗(yàn)、理論研究成果；同時還介紹了美國規(guī)范、日奉規(guī)范對冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪承載力的計(jì)算方法；晟后對冷彎型鋼札柱組合墻體抗剪性能尚待研究的問題進(jìn)行了歸納。關(guān)鍵詞：冷彎型鋼屯柱組合墻體，抗剪性能．抗剪承

2、載力一、概述冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)形式來源于木結(jié)構(gòu)低層別墅住宅，由于近年來木結(jié)構(gòu)造價(jià)的上漲以及森林資源的短缺及環(huán)保要求，世界各國越來越多的采用冷彎萼!!鋼結(jié)構(gòu)作為承重體系應(yīng)用于住宅建筑中，這種結(jié)構(gòu)形式一般適用于1～3層的獨(dú)立或聯(lián)排住宅(圖l，圖2)。冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅的主要抗側(cè)力構(gòu)件是剪力墻，剪力墻由冷彎型鋼骨架和膠合板、定向刨花板(osB板)、鋼板或石膏板等通過自攻螺釘連接而成(圖3)。冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪承載力主要靠墻扳提供，剪力由墻板通過自攻螺釘連接件傳給骨架，最后傳給基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，這種組合

3、墻體能夠有效的傳遞剪力和耗散能量。冷彎型鋼立柱組臺墻體抗剪性能研究始于20世紀(jì)70年代。冷彎犁鋼立柱組合墻體的抗剪性能與墻體立柱和墻面板的材料與尺寸、自攻螺釘?shù)拈g距、墻體的高寬比、以及立柱間距等諸多因素有關(guān)，其精確理論計(jì)算相當(dāng)困難，目前國內(nèi)、外主要依據(jù)作1：1墻體模型試驗(yàn)確定其抗剪承載力。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，國外學(xué)者也提出了一些簡化模型和理論研究方法，但都還不是很成熟，還有待進(jìn)一步的研究完善。本文介紹了國內(nèi)外從20世紀(jì)70年代以來冷彎型鋼立村!組合墻體抗剪承載力的研究概況以及美國、日本對冷彎型鋼立柱組

4、合墻體抗剪承載力的規(guī)范計(jì)算方法，同時對冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能研究中尚待解決的問題進(jìn)行歸納和探討?！瘓D1低層冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅圖2低層冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)示意圖圖3冷彎型鋼立柱組合墻體結(jié)構(gòu)示意圖二、國內(nèi)外冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能研究概況工業(yè)建筑2007增書第七屆全圍現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(一)國外冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪性能研究概況、低層冷彎型鋼結(jié)構(gòu)住宅組合墻體的抗剪承載力主要以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，其中美國、澳大利亞、加拿大、新西蘭、日本等國的研究居于世界領(lǐng)先水平。美國密蘇里州大學(xué)的Tarpy(19

5、78，1982)率先對冷彎型鋼立柱組合墻體抗剪承載力進(jìn)行了單調(diào)加載試驗(yàn)研究“～，目的是為了考察墻體不同的構(gòu)造和面板材料對抗剪承載力的影響，研究結(jié)果表明：房屋自重不足以抵抗水甲側(cè)力引起的上拔力，需要加設(shè)可靠的地腳錨栓以避免墻體抗剪性能降低；覆板墻體破壞始于角部螺釘連接處，然后是周邊螺釘連接處破壞；用膠合板代替石膏板墻體抗剪承載力提高25％左右；，上下導(dǎo)軌與立柱焊接連接與用自攻螺釘連接同樣有效；柱距減小墻體抗剪承載力略有增加；將錨栓連接在樓板梁上對抗剪不利。隨后，Tissell(1993)對邊柱為單根柱單

6、面覆膠合板和OsB板的冷彎型鋼立柱組合墻體進(jìn)行了單調(diào)水平加載試驗(yàn)”3，試驗(yàn)結(jié)果表明：‘在大多數(shù)情況下破壞發(fā)生原因?yàn)檫呏蛟阱^栓連接處被拉斷；邊立柱過早的屈曲與墻體在一側(cè)沒有覆板有關(guān)。通過Tissell的研究說明冷彎型鋼立柱組合墻體邊立柱采用單根柱不合理，不能充分發(fā)揮該類墻體的抗剪承載力，于是，美國圣克拉拉大學(xué)的serrette(1994)在冷彎型鋼立柱組合墻體單調(diào)水平加載抗剪承載力試驗(yàn)中將邊立柱改為雙柱，即兩根單立柱背靠背組成工字型截面立柱作為邊立柱使用“。，試驗(yàn)研究充分證明邊立柱采用雙柱能夠確保

7、墻體抗剪承載力充分發(fā)揮．這也進(jìn)一步說明了邊立柱的截面尺寸和強(qiáng)度對整個墻體的抗剪承載力至關(guān)重要。在以上研究的基礎(chǔ)上，serrette(1996)對覆膠合板、OsB板，石膏板的冷彎型鋼立柱組合墻體進(jìn)行了單惆加載和循環(huán)加載試驗(yàn)“。71，試驗(yàn)結(jié)果表明：單調(diào)加載條件下．單面覆膠合板墻體比單面覆相同厚度且螺釘間距相同的oSB板墻體的抗剪承載力提高約17％；單調(diào)加載時橫鋪OsB板抗剪強(qiáng)度比豎鋪OsB板抗剪強(qiáng)度提高約11％，用豎鋪面板墻體試驗(yàn)結(jié)果代替其他鋪板方向墻體的抗剪承載力偏安全；減小墻體周邊螺釘間距能夠明顯增加

8、墻體的抗剪強(qiáng)度；在單調(diào)加載情況下．墻體覆雙面板(OsB板+石膏板)且螺釘間距為周邊150∞、中問300m時，石膏板提高墻體抗剪承載力30％，其他情況下石膏板對墻體抗剪承載力貢獻(xiàn)甚微；循環(huán)加載下，單面覆膠合板墻體與單面覆相同厚度且螺釘問距相劂的OsB扳墑體的抗剪承載力幾乎無差別；循環(huán)加載墻體比單調(diào)加載墻體抗剪承載力降低。在1996年研究的基礎(chǔ)上，serrette于1997年進(jìn)行了第三批冷彎型鋼立柱組合墻體的抗剪承載力研究”+“．分別研究了各種面板村料、x交