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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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单位建筑工程学院; 浙江大学
