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部分包覆钢-混凝土组合墙轴压稳定性能研究

朱杰 朱浩川 肖志斌 叶灵鹏 金振奋

朱杰, 朱浩川, 肖志斌, 叶灵鹏, 金振奋. 部分包覆钢-混凝土组合墙轴压稳定性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(6): 12-21. doi: 10.13206/j.gjgS22101102
引用本文: 朱杰, 朱浩川, 肖志斌, 叶灵鹏, 金振奋. 部分包覆钢-混凝土组合墙轴压稳定性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(6): 12-21. doi: 10.13206/j.gjgS22101102
Jie Zhu, Haochuan Zhu, Zhibin Xiao, Lingpeng Ye, Zhenfen Jin. Research on Axial Compression Stability of Partially Encased Composite Wall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(6): 12-21. doi: 10.13206/j.gjgS22101102
Citation: Jie Zhu, Haochuan Zhu, Zhibin Xiao, Lingpeng Ye, Zhenfen Jin. Research on Axial Compression Stability of Partially Encased Composite Wall[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(6): 12-21. doi: 10.13206/j.gjgS22101102

部分包覆钢-混凝土组合墙轴压稳定性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS22101102
详细信息
    作者简介:

    朱杰,男,1998年出生,硕士研究生。

    通讯作者:

    朱浩川,男,1986年出生,博士,高级工程师,zhuhaochuan@hotmail.com。

Research on Axial Compression Stability of Partially Encased Composite Wall

  • 摘要: 部分包覆钢-混凝土组合墙(简称PEC墙)在装配式建筑领域具有广阔的应用前景,近年来在建筑结构中逐步推广应用,但其稳定性能方面的研究尚待完善。对PEC墙稳定性能展开研究,基于既有试验和有限元分析结果,考察计算长度、材料强度、主钢件钢板厚度、构件截面尺寸等参数对墙体稳定性能影响,提出PEC墙轴压稳定曲线计算公式,公式计算值与有限元结果吻合良好。采用有限元软件ABAQUS建立有限元分析模型,基于既有试验数据进行对比,验证模型准确性。之后,对PEC墙轴心受压稳定性能展开数值参数分析,考察构件各参数对其稳定性能的影响,包括:计算长度、材料强度、主钢件钢板厚度、构件截面尺寸等。参数分析过程采用控制变量法,逐个研究各参数对PEC墙体稳定性能的影响程度,总结受力特点及规律。基于组合结构的稳定理论,按组合截面中混凝土与主钢件的构成,综合确定组合截面的等效强度fEQ、等效弹性模量EEQ,并推导了PEC墙构件的正则化长细比λn。然后,基于有限元分析结果绘制PEC墙的轴压稳定曲线,将钢结构四类截面稳定曲线与PEC墙稳定曲线进行对比,总结规律,寻找适用于PEC墙构件稳定曲线的计算方法。最后,基于参数分析结果,总结各构件参数对PEC墙稳定曲线的影响,在PEC墙轴压稳定曲线的计算公式中引入关键构件参数作为控制变量,同时基于不同计算长度下构件破坏形态特点,提出了“三段式”PEC墙轴压稳定曲线计算公式。研究表明:1)构件计算长度l0对PEC墙破坏形式有较大影响,随着l0增加,构件破坏形态及其极限承载力由材料强度控制转变为整体稳定控制;2)PEC墙各构件参数中,主钢件翼缘厚度、构件截面厚度对稳定性能影响较为显著,材料强度、主钢件腹板厚度、构件截面高度等对稳定性能影响相对较小;3)国内外尚未颁布PEC墙体设计的相关规范,我国现行设计规范GB 50017—2017《钢结构设计标准》提供的四类截面稳定曲线均不适用于PEC墙轴压稳定系数的确定;4)提出了PEC墙轴压稳定系数“三段式”计算公式,公式计算值与有限元结果吻合良好,对不同材料、不同尺寸的PEC墙均可保持较高精度,可用于PEC墙轴压稳定系数的确定。
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  • 收稿日期:  2022-10-11
  • 网络出版日期:  2023-07-01

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