冷成型钢房屋建筑作为一种新型建筑结构体系,具有用钢量少、抗震性能好、绿色环保、施工效率高等优点,在国内应用已越来越多,其抗火性能一直是冷成型钢结构研究的重点。与此同时,多灾害耦合研究是当前土木工程防灾的研究热点,而地震次生火灾是人类面临的最常见的次生灾害之一。作为冷成型钢房屋建筑的主要抗侧及竖向分隔构件,研究冷成型钢复合墙体带损伤状态下的抗火性能,对冷成型钢结构建筑的抗火设计具有重要意义。本文针对双层墙板覆面的冷成型钢承重复合墙体进行了震后抗火性能研究,主要内容如下:1、对3片采用不同截面龙骨组合形式的双层石膏板覆面的冷成型钢复合墙体开展常温轴压试验研究,并进行了设计公式的校核以及数值模拟分析,结果表明:a.冷成型钢复合墙体立柱端部带加劲肋和导轨带卷边对墙体轴向极限承载力的提高幅度并不明显,在12%以内,由此建议实际工程使用了带加劲肋立柱或带卷边导轨的墙体中可仍按照传统的使用无卷边U形导轨和端部不带加劲肋的C形立柱的墙体进行承载力设计,其实际多出的部分承载力可作为墙体的安全储备;b.根据AISI规范得出的G550冷成型钢复合墙体试件的轴向极限承载力计算值仅为试验值的60%,而已有的Q345冷成型钢复合墙体试件的轴向极限承载力计算值与试验值比较接近,试验值约为计算值的90%,说明AISI规范没有合理考虑钢材屈服强度对于冷成型钢复合墙体轴向极限承载力的影响,对不同类型钢材的冷成型钢复合墙体轴向承载力设计公式仍需进一步改进。2、对4片双层石膏板覆面岩棉内填充的冷成型钢承重复合墙体进行了震后抗火试验研究,考察了不同地震损伤、楼盖约束以及空腔填充层等因素对于该类复合墙体抗火性能影响,阐述了该类墙体在带损伤状态下的受火破坏机理,结果表明:a.当墙体试件在水平地震作用下的层间位移角在2%以内时,其震后耐火极限较无震损状态下墙体耐火极限的降幅仅为8分钟,龙骨立柱的受火破坏模式不会发生改变,表现为立柱在顶部区域热翼缘和腹板局部屈曲导致的钢龙骨骨架向背火侧的弯曲破坏;b.当墙体试件在强震作用下的层间位移角超过2.5%时,其耐火性能将会发生急剧降低,残余耐火极限仅剩8分钟,原因在于水平低周往复荷载作用使得墙体试件的底边墙板张开,与底导轨之间产生了不均匀间隙,底边墙板失去了对立柱的防火保护,火灾环境下炉内热量可以通过间隙直接传递至龙骨立柱热翼缘;同时,龙骨立柱的受火破坏模式也会发生改变,表现为立柱在柱底区域附近发生全截面局部压屈,进而导致立柱向背火侧的弯曲破坏,由此说明冷成型钢结构在强震次生火灾下的倒塌风险不可忽视;c.大刚度楼盖会对冷成型钢复合墙体产生明显的受火轴向膨胀约束作用,加快该类墙体的受火结构失效,降低墙体的耐火极限,最终使得双层石膏板覆面岩棉内填充的冷成型钢承重复合墙体无法满足1小时的耐火极限要求,建议规范对该情况予以考虑;d.空腔填充层将阻碍热量自空腔向背火侧的传递,使受火侧覆板以及龙骨立柱热翼缘快速温升,不仅会降低承重墙体的耐火极限,还会改变墙体立柱的受火破坏模式。3、由于以双层石膏板作为覆面板材的岩棉内填充冷成型钢承重复合墙体尚不满足1小时耐火极限要求,因此采用玻特板代替石膏板作为复合墙体的基层墙板完成了4片石膏—玻特板覆面岩棉内填充的冷成型钢承重复合墙体震后抗火试验研究,阐述了该类墙体的震后抗火破坏机理,结果表明:a.当墙体试件的层间位移角小于1%时,水平地震作用对于该类墙体的耐火性能影响并不明显,墙体立柱的破坏表现为在顶部区域由于立柱热翼缘和腹板局部屈曲导致的钢龙骨骨架向背火侧的弯曲变形;当墙体试件的层间位移角达到2%以上时,由于墙体试件水平拼缝处墙板的破损,失去了对立柱的侧向约束作用,破坏位置转移到了水平拼缝附近;当墙体试件的层间位移角达到3.5%时,墙体试件的残余耐火极限只有40分钟,立柱距柱底75mm高度位置的冷翼缘及与其相邻的腹板也会发生局部屈曲;b.冷成型钢复合墙体同侧双层墙板设置竖向贯通拼缝是一种槽糕的防火构造形式,在实际工程应尽量予以避免;c.相同构造、相同试验工况的冷成型钢承重复合墙体的抗火试验可以具有良好的重复性,特别是耐火时间、破坏模式以及时间-温度曲线等试验结果差异较小;d.以玻特板代替石膏板作为岩棉内填充冷成型钢承重复合墙体的基层墙板,可以使得墙体试件的耐火时间由48分钟增长至66分钟,抗剪极限承载力和单位长度抗剪刚度分别提高21.5%和39%,同时,墙体试件的震后残余耐火极限也会发生提高;由此建议在多层冷成型钢建筑中多使用以石膏—玻特板作为覆面板材的冷成型钢复合墙体。本文创新点如下:(1)率先开展了考虑楼盖约束的冷成型钢承重复合墙体抗火试验研究,揭示了空腔填充层会阻碍热量自空腔向背火侧的传递,使受火侧覆板以及龙骨立柱热翼缘快速温升的不利抗火作用机理;证实了墙体立柱在火灾环境下的轴向膨胀荷载不可忽视,它将加速复合墙体的结构失效,导致双层石膏板覆面岩棉内填充的冷成型钢承重复合墙体不满足1小时耐火极限要求,为相关规范提供修订建议。(2)率先开展了冷成型钢承重复合墙体震后抗火试验研究,揭示了双层石膏板以及石膏—玻特板覆面岩棉内填充的带震损冷成型钢承重复合墙体的受火破坏模式,阐述了地震损伤对两类墙体抗火性能的作用机理。