轻钢骨架-覆面结构板材组合墙体抗侧力计算方法讲述.pdf

轻钢骨架－覆面结构板材组合墙体抗侧力计算方法1 1 1 1 1 1 蔡江勇 ，胡永骁 ，蒋沧如 ，王小平 ，李书进 1武汉理工大学土木工程与建筑学院（430070） E-mail: huyongxiaoxiao@163.com 摘要 北美低层住宅冷弯薄壁钢结构体系的墙体可以被认为是冷弯薄壁轻钢骨架与覆面结 构板材的组合受力构件，这种组合墙体具有较好的抗侧力性能。借鉴这种墙体形式，在相 应试验成果的基础上，本文总结分析了在水平荷载作用下这类轻钢骨架－覆面结构板材组 合墙体破坏的几种主要形式，提出了组合墙体的抗侧力计算公式。这种考虑覆面结构板材 组合效应的墙体分析、计算方法为我国正在大力推进的轻钢多层住宅的体系研究提供了一 个新的思路。 关键词 轻钢骨架，结构板材，组合墙体，抗侧力性能 1. 引言 在北美低层住宅冷弯薄壁钢结构体系中，主要采用厚度 0.46～2.46mm的冷弯薄壁型钢 作立柱、梁、支撑等钢构件与结构板材组成板式框式结构[1] [2]，该类体系主要应用于四层以 下的住宅建筑，也积累了十多年的丰富经验，当推广应用于六层住宅建筑并有抗震设防要求 时，结构的抗侧力能力就成为问题的关键。试验表明，在水平荷载作用下，独立的冷弯薄壁 型钢骨架由于刚度很低，其有效抗力作用非常有限，而该骨架外覆面结构板材在整体骨架墙 体中发挥了强劲的作用，这一作用的大小已远不是蒙皮效应所能够说明和涵盖的。充分考虑 冷弯薄壁轻钢骨架与外覆面结构板材的实际组合受力性能似乎更能准确把握问题的实质，本 文根据试验成果，深入分析轻钢骨架与外覆面结构板材的组合性能，提出了轻钢骨架－覆面 板组合墙体的抗侧力计算方法。 2. 轻钢骨架覆面板组合墙 2.1 轻钢骨架 轻钢骨架由以下构件组成：片柱、斜拉条、横撑、顶槽梁、底槽梁以及各种连接件，构 件和构件之间通过连接件采用自攻螺钉连接（见图 1）。作为主要构件的片柱系由两根冷弯 方形钢管通过配套连接件连接构成，沿墙宽每 400～600mm 左右设置一片，方钢管的壁厚在 1.0～2.6mm之间，截面尺寸 40×40mm。 1 基金项目：湖北省建设科技项目（K200505 ） 2.2 覆面板组合墙体 在轻钢骨架体的外侧面上，覆盖竹、木质结构板材即构成轻钢骨架－覆面板组合墙体（见 图 1）。覆面板采用具有较好耐久性的竹、木质板材，板材的厚度一般为 9mm ～18mm 。覆 面板通过自攻螺钉拼整连接于轻钢骨架的外侧面上，自攻螺钉连接位置：横向在顶、底槽梁 和横撑上，竖向在片柱上。 连接件 顶槽梁 连接件 横撑 覆面板 高 片柱 墙 覆面板 方钢管 斜拉条 自攻螺钉 底槽梁 墙宽 墙厚 图 1 轻钢骨架－覆面板组合墙体 3. 组合墙体的抗侧力试验成果 3.1 试验概况 组合墙体的抗侧力试验在武汉理工大学土