輕鋼-纖維水泥板-泡沫混凝土組合墻體抗側(cè)剛度探討

張魚

【摘 要】輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土的組合墻體是目前新推出的一種墻體結(jié)構(gòu)，主要是以輕鋼和覆面板的組合墻體構(gòu)造為基礎(chǔ)。這種新興的組合墻體具有高效的耐熱和保溫功能，由于這種新式的組合墻體是在一定基礎(chǔ)上創(chuàng)新推出的，所以其組成結(jié)構(gòu)和受力問題方面與輕鋼和覆面板的組合墻體有著異曲同工之處，因此，本文就將主要從輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合入手，來集中探討其組合墻體的抗側(cè)剛度問題。

【關(guān)鍵詞】組合墻體;抗側(cè)剛度;輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土

一、關(guān)于輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體的基本內(nèi)容

輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體是一種新型的墻體結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造的基礎(chǔ)是輕鋼和覆面板的組合墻體結(jié)構(gòu)，因此，在基本結(jié)構(gòu)建造上兩者較為類似，但是同時(shí)新型的墻體結(jié)構(gòu)又在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上提出了一種新的框架。首先就是由自攻螺釘構(gòu)建起來的大型桁架結(jié)構(gòu)，主要的連接材料為冷彎薄壁型鋼，然后再次使用自攻螺釘對(duì)纖維水泥壓力板進(jìn)行固定，主要位置在桁架的兩側(cè)，最后在水泥壓力板的內(nèi)部澆筑泡沫混凝土。新型的墻體結(jié)構(gòu)與輕鋼和覆面板的組合墻體結(jié)構(gòu)最大的不同就是前者在墻體的內(nèi)部填充了發(fā)泡混凝土，這也導(dǎo)致兩種墻體結(jié)構(gòu)在計(jì)算上有所不同。在實(shí)際的計(jì)算當(dāng)中，新型的墻體結(jié)構(gòu)需要考慮到墻體內(nèi)部泡沫混凝土的壓力以及墻體的受壓性能，因此，在實(shí)際建立模型的時(shí)候需要將覆面板外的泡沫混凝土也當(dāng)做等效的受壓桿件來計(jì)算。

二、關(guān)于輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體的抗側(cè)剛度理論計(jì)算推導(dǎo)

在輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土墻體抗側(cè)剛度計(jì)算的過程中，需要遵循幾下幾條基本的假設(shè)。①在輕鋼骨架的兩邊墻體都需要由自攻螺釘自上而下的進(jìn)行連接，且上部分和下端的蓋板需要用自攻螺絲進(jìn)行連接，因此在計(jì)算的過程中可以先假定墻體邊緣部分的立柱自上而下的進(jìn)行連接，而下端和下半部分的蓋板也進(jìn)行了連接。②若輕鋼骨架墻體的中部和下半部分均由自攻螺絲進(jìn)行連接，那么在計(jì)算時(shí)可以先假定其上下具有連接。③如果輕鋼骨架墻體鋼構(gòu)件軸向變形與墻體頂部側(cè)向位移的相對(duì)性很小，那么在實(shí)際的計(jì)算和操作中可以將其忽略不計(jì)。④若墻面板等效為斜向的拉桿，那么實(shí)際的操作過程中可以將其拉桿的剛度設(shè)置為E1A1;若泡沫混凝土和墻面板的等效為斜向的拉桿，那么拉桿的剛度可以設(shè)置為E2A2。

在輕鋼骨架墻體中，纖維水泥覆面板的自攻螺釘會(huì)引起一定程度的剪切變形，其變形水平應(yīng)由水平載荷作用下的整體滑移量來進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)際進(jìn)行整個(gè)組合墻面構(gòu)造時(shí)，需要確定主體覆面板主要是由幾塊纖維水泥構(gòu)造而成的，進(jìn)而才能夠判斷螺釘?shù)拈g距是否分布均勻，且對(duì)后續(xù)的公式推導(dǎo)進(jìn)行一定的假設(shè)。假設(shè)在組合墻體構(gòu)造時(shí)只用了一塊纖維水泥板作為覆面板，一定要確保其自攻螺釘之間的間距保持一致，這樣才能減少剪切變形幾率。若墻體整個(gè)的上下端點(diǎn)同時(shí)受到水平載荷和豎向載荷的影響，那么要保證每個(gè)螺釘所承受的水平載荷都是相同的。若墻體的左右兩個(gè)端點(diǎn)分別受到豎向載荷的影響，那么就要保障每個(gè)螺栓的受力點(diǎn)均衡。若墻體內(nèi)部的螺栓只受到豎向載荷的影響，那么就需要相應(yīng)的確保其受力的大小和螺栓到中心線的距離成正比。

L為墻體長(zhǎng)度，H為墻體高度，K1為CD桿實(shí)際抗側(cè)剛度，K2為AD桿實(shí)際抗側(cè)剛度，Sd為滑移量，F(xiàn)d為自攻螺釘所受剪力達(dá)到連接時(shí)的抗剪承載力，nN為沿墻體高度方向單列螺釘數(shù)

三、關(guān)于輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體的抗側(cè)剛度在實(shí)際工程建設(shè)中的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)的計(jì)算方法和假設(shè)，在實(shí)際建造房屋的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土的組合墻體進(jìn)行抗側(cè)性能的相關(guān)檢驗(yàn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中也需注意，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求和理論指導(dǎo)得出該房屋的地震影響系數(shù)以及在水平地震情況下其結(jié)構(gòu)的自振周期，例如在GB50011--2010中有明確的規(guī)定，相關(guān)房屋結(jié)構(gòu)的基本自振周期為T1=0.072～0.108s，取T的中間值為0.09s，再對(duì)其結(jié)構(gòu)的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體的抗剪水平承載力主要是關(guān)于該組合墻體剪力墻體承載力的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，在其模型建立的過程中主要需遵循以下幾點(diǎn)假設(shè)：①在剪力墻的上下端點(diǎn)螺釘需要承受水平載荷和豎向載荷兩個(gè)力的限制，且每個(gè)螺栓所承受的水平載荷都相同，所以其承受的豎向載荷的大小需要與螺栓到中心線的距離成正比。②墻體左右的兩端螺栓至承受了豎向載荷的影響，所以要確保每個(gè)螺栓的受力都均勻。③剪力墻內(nèi)部的螺栓只承受了豎向的載荷，所以其受力的大小需要與螺栓和中心線的距離成正比。

輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土組合墻體的抗側(cè)剛度與墻體的高度比呈現(xiàn)反比的關(guān)系，也就是墻體的高寬比越大，其墻體的抗側(cè)剛度越小，如果墻體的高寬比越小，那么其抗側(cè)的剛度就越大，隨著墻體厚度的不斷增加，組合墻體的整個(gè)抗側(cè)剛度也在不斷的增大，組合墻體的抗側(cè)剛度與螺釘之間的間距也有直接的關(guān)系，如果螺釘?shù)拈g距越小，其墻體的抗側(cè)剛度也就會(huì)越大。這種新式組合墻面的設(shè)計(jì)，能夠滿足當(dāng)前抗震防設(shè)的需求，且這種采用了輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土的組合墻為主要剪力墻的房屋，其性能較為突出，抗側(cè)強(qiáng)度和抗剪承載力也較為優(yōu)秀。

結(jié)束語

輕鋼--纖維水泥板--泡沫混凝土是一種新式的墻體結(jié)構(gòu)，其具有較為優(yōu)秀的保溫和隔熱能力，實(shí)際運(yùn)算過程中主要依靠等待拉桿法拉將整個(gè)組合墻簡(jiǎn)化成為一定的桿件模型，墻體纖維水泥覆面板為等效的受拉斜桿，墻體內(nèi)部的泡沫混凝土以及部分的覆面板為等效的受壓斜桿。在相關(guān)的彈性分析基礎(chǔ)之上，能夠結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)得出相關(guān)墻體抗側(cè) 剛度的理論計(jì)算公式和計(jì)算過程，還能夠考慮到相關(guān)的計(jì)算應(yīng)用關(guān)注點(diǎn)和相關(guān)的假設(shè)性問題。這不僅能夠確保最終檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還能夠計(jì)算出該房屋是否已經(jīng)滿足了相關(guān)的抗震需求。

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