轻质隔墙的吸声性与抗震性能分析

  轻质隔墙作为一种建筑内围护墙体，在实际运用中具有诸多优点，能够增加使用面积，减轻墙体自重，改善使用功能，降低建筑综合造价，提高建筑施工效率等。不过目前使用较多的轻质隔墙，其隔声效果普遍较差，对于隔声要求较高的建筑，可采用隔墙一吸声体组合结构。该结构采用轻钢龙骨支架，将硅酸钙板吸声体附着在隔墙的表面上，并在隔墙与吸声体之间形成空腔，吸声体一般由穿孔板、玻璃丝棉等组成。隔墙是非承重构件，在设计时一般通过构造要求来确定其尺寸及连接。然而，多次震害表明，相对于主体结构而言，填充墙、隔墙往往损坏较重，特别是大空间结构内部的隔墙，往往发生大面积破坏。其主要原因之一就是设计上对非承重结构的设计重视不够，施工质量不高。因此，对于地震区的重要大型工程结构，有必要通过抗震分析来验算隔墙的安全性。该文以某大型隔墙一吸声体结构为研究对象，基于ANSYS建立了其空间有限元模型，采用振型反应谱法求得了其在两级地震作用下的结构响应，并论证了其安全性。隔墙一吸声体结构主要由轻质隔墙、轻钢龙骨支架及铝合金装饰板吸声体组成。其中铝合金装饰板吸声体主要由玻璃丝布和玻璃丝棉组成，外表面布置厚度为2mm的铝板，吸声体采用专用龙骨进行固定，专用龙骨通过龙骨支架与隔墙连接，并将其荷载传递给隔墙。有限元模型中，立柱、龙骨和方钢都采用BEAMl88梁单元模拟，并定义相应的截面；隔墙、吸声体和钢化玻璃采用SHELL63壳单元模拟，隔墙侧面及顶面的连接采用cOMBIN14线性弹簧单元模拟。隔墙结构整体有限元模型，有限元模型包含单元总数64993个，节点总数63728个。建立计算模型采用的坐标系(x，Y，z)如下定义：取隔墙纵向(即走廊走向)为x轴向，竖直方向为Y轴向，隔墙横向为Z轴向。隔墙结构底部与地板连接处设为固定边界条件，隔墙两侧及顶部与周围墙体连接处设为弹性边界条件，龙骨及吸声体采用节点耦合的方式连接，并在螺栓对应的位置与隔墙节点耦合。
  隔墙一吸声体结构的材料主要是轻质隔墙、Q235型材、铝板、吸声体和钢化玻璃。根据经验，地震作用下隔墙结构应力水平较低，因此不考虑材料非线性。
  考虑两级地震作用，SL1为厂区安全运行地震动，SL2为厂区极限地震动，地震荷载由厂区地震输入设计反应谱作用到结构上计算得到。结构阻尼比取为0．05，楼层纵向、横向、竖向加速度反应谱。将两级地震作用分另Ⅱ干结构自重进行组合，其分项系数均取1，并将(自重+SL1地震作用)定义为A级工况，将(自重+SL2地震作用)定义为C级工况。

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