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加气混凝土砌块组合墙体的影响因素分析

日期:2018-07-16 / 文章来源:

轻钢框架-加气混凝土砌块组合墙体的抗侧性能影响因素分析


1 轻钢框架的方钢管壁厚对组合墙体的抗侧性能的影响

(1)轻钢框架材料参数定义

本小节是通过改变组成轻钢框架梁和柱的方钢管的壁厚来探究其对组合墙体的抗侧性能的影响。在有限元模型中将组成轻钢框架的方钢管的壁厚同时改为0.8mm,1.0mm,1.2mm 和 1.5mm,钢材的本构关系按照本文第二章表 2-2、2-3、2-4、2-5 的不同厚度方钢管的材性试验得到的本构参数,在材料属性和截面属性中分别更改轻钢框架的弹性模量和弹塑性参数及厚度值,在本小节中将进行对比的模型编号如下表:

表 组合墙体的轻钢框架参数定义

模型名称 Steel0.8 Steel1.0 Steel1.2 Steel1.5
梁的厚度 0.8 1 1.2 1.5
柱的厚度 0.8 1 1.2 1.5
蒸压加气混凝土强度等级 JQ3.0 JQ3.0 JQ3.0 JQ3.0
发泡混凝土强度等级 C3.0 C3.0 C3.0 C3.0


(2)有限元分析结果

通过有限元分析计算得到 Steel0.8、Steel1.0、Steel1.2、Steel1.5 的抗侧承载力和水平位移值如表 4-2 所示,水平荷载-水平位移曲线如图 4-1 所示。

表 4-2 抗侧极限承载力与水平位移值




根据表 中的水平位移值分析,格构式轻钢框架的框架梁和框架柱的方钢管壁厚为 1.5mm 时比壁厚为 0.8mm 的轻钢框架的水平位移值要小 1.8mm,因而轻钢框架的方钢管厚度的增大能一定程度降低轻钢框架的水平位移。从极限荷载来看,轻钢框架的方钢管壁厚对侧向极限荷载的作用不明显。从极限荷载与水平位比值来看,轻钢框架方钢管的壁厚为 1.5mm 时的比值要比轻钢框架方钢管壁厚为1.2mm 时有接近 10%的提高,因此增大轻钢框架的方钢管壁厚能够明显提高组合墙体的抗侧刚度,但对侧向承载力和水平位移的作用并不明显。


2 蒸压加气混凝土砌块和发泡混凝土强度等级对组合墙体抗侧性能的影响


(1)蒸压加气混凝土和发泡混凝土强度等级的定义

根据实验的做法,蒸压加气混凝土砌块和发泡混凝土之间的粘结是非常紧密的因而将发泡混凝土和砌块作为一个整体考虑,从组合墙体的受力角度来看,发泡混凝土与蒸压加气混凝土砌块给组合墙体提供了很大的刚度,尤其是在组合墙体没有产生裂缝之前。因此本小节同时更改发泡混凝土和蒸压加气混凝土的强度等级,探讨当蒸压加气混凝土砌块和发泡混凝土等级同时为 1.0MPa、2.0MPa 和3.0MPa 时不同强度等级对组合墙体抗侧承载力性能的影响,发泡混凝土强度等级参考第二章中的 FP1.0、FP2.0 和 FP3.0 的应力应变关系,蒸压加气混凝土强度等级参考第二章中的 JQ1.0、JQ2.0 和 JQ3.0 的应力应变关系,组合墙体有限元模型的不同混凝土强度等级参数定义见表 4-3,其中 B3C3 模型为试验的组合墙体。


(2)有限元分析结果

通过有限元分析计算得到 B1C1、B2C2、B3C3 的抗侧承载力和水平位移值如 B3C3 的抗侧极限承载力和水平位移是 B1C1 的 3 倍,因而提高发泡混凝土和蒸压加气混凝土砌块的强度等级能显著提高组合墙体的侧向极限承载力,水平位移值也相应增大。从表  中极限承载力与水平位移的比值,可以看出改变发泡混凝土和蒸压加气混凝土的强度等级对组合墙体的侧向刚度的影响不大。

从图  中可以看出,蒸压加气混凝土和发泡混凝土的强度等级在侧向荷载为20KN 以前对组合墙体的刚度是有影响的,表现为强度等级越高,组合墙体的刚度越大;同时蒸压加气混凝土和发泡混凝土的强度等级的提高能显著地提高组合墙体的侧