一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法技术

本发明专利技术公开了一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法。所述多腔波形钢板组合墙为承受面外弯曲荷载的多腔波形钢板组合墙。首先根据式(1)计算与构件弯曲变形对应的初始弯曲刚度，然后根据式(4)计算与构件中转动弹簧旋转所引起变形对应的初始弯曲刚度，利用前述两个刚度并根据式(11)可以计算多腔波形钢板组合构件的初始弯曲刚度。根据式(12)计算多腔波形钢板组合墙的极限弯曲承载力。本发明专利技术提出的多腔波形钢板组合墙的定型方法具有充足的理论依据和试验支撑，填补了现有结构设计技术的空白，为多腔式波形钢板组合墙结构设计的可靠性和安全性提供了极大保障。靠性和安全性提供了极大保障。靠性和安全性提供了极大保障。

【技术实现步骤摘要】
一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法


[0001]本专利技术涉及结构设计
，尤其涉及一种多腔波形钢板组合墙在面外弯曲荷载作用下的受弯曲性能提高方法。
技术背景
[0002]多腔波形钢板组合墙体系是一种新型的钢与混凝土组合结构体系，该体系由矩形钢管混凝土柱和波形腔交替连接组成。其中，矩形钢管混凝土柱由矩形钢管内部浇筑混凝土而形成，波形腔由两块对称放置的波形钢板内部浇筑混凝土而形成，波形钢板和矩形钢板之间通过焊接连接。该体系中，波形钢板在组合墙受剪时作为相邻钢管混凝土柱的缀板，使墙体协同受力；利用波形钢板绕强轴的抗弯刚度，约束内填混凝土，并抵抗内填混凝土受压时对外钢板的水平挤压力，保证内填混凝土的轴压承载性能；间隔出现的钢管混凝土柱，一定程度上起到了拉结两侧波形钢板、保证波形钢板和内填混凝土协同受力的作用。和传统的平钢板混凝土组合墙、钢管混凝土束组合墙相比，由于波形钢板绕强轴的面外抗弯刚度远大于同等厚度的平钢板，板件宽厚比限值可大大放宽，使得用钢量显著下降。此外，钢管混凝土柱和波形腔交替布置的形式也使组合墙无需附加额外的剪力连接件就可保证钢板和混凝土的共同作用，大大简化了施工过程。因此，通过应用多腔波形钢板组合墙，可提升钢板的局部稳定性能，显著降低用钢量，获得较为经济的设计。
[0003]关于面外弯曲荷载作用下的多腔波形钢板组合墙的弯曲刚度和弯曲极限承载力的计算，目前尚无明确方法作出规定，已有的方法往往会偏于保守地计算多腔波形钢板组合墙的弯曲刚度和弯曲极限承载力。因此，有必要提供一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法，在保证结构的可靠性和安全性的同时，充分利用材料强度，发挥结构的承载性能，规范结构设计流程，降低建设成本。

技术实现思路

[0004]为了填补现有结构设计方法的空白，提高多腔波形钢板组合墙的可靠性和安全性，本专利技术提供一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法，该方法为多腔波形钢板组合墙的结构设计提供了明确依据，使得设计结果具有更好的安全性和经济性。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：
[0006]所述多腔波形钢板组合墙的初始弯曲刚度K
e
的计算步骤如下：
[0007]步骤一：计算与构件弯曲变形对应的初始弯曲刚度K1[0008][0009](EI)
w
＝E
s
I
sw
+αE
c
I
cw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0010]B＝2b
c1
+b
c2
+2b
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0011]式中：
[0012]w1——构件弯曲变形引起的构件挠度；
[0013](EI)
w
——波形腔的组合截面抗弯刚度；
[0014]B——整个构件的宽度；
[0015]b
c1
——端柱的宽度；
[0016]b
c2
——中柱的宽度；
[0017]b
w
——波形钢板的宽度；
[0018]E
s
I
sw
——波形腔中钢材的截面抗弯刚度；
[0019]E
c
I
cw
——波形腔中混凝土的截面抗弯刚度；
[0020]α——考虑混凝土开裂的折减系数，取0.1～0.4，最优选取0.25；
[0021]步骤二：计算与构件中转动弹簧旋转所引起变形对应的初始弯曲刚度K2[0022][0023][0024][0025][0026]l1＝D
‑
2a
w
‑
2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0027]l2＝a
‑
t
c
/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0028]l＝l1+l2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0029]式中：
[0030]w2——与中柱相连的波形腔底部波形钢板和顶部波形钢板组成的转动弹簧发生受力旋转所引起的构件挠度；
[0031]θ——波形腔与中柱相接截面的旋转角度；
[0032]F
t
——底部波形钢板在构件受到跨中单位集中力作用下所产生的拉力；
[0033]k——中柱钢管的左右侧钢板的简化梁模型在单位集中荷载作用下的刚度；
[0034]D——构件的高度；
[0035]a——波形腔外缘与构件外缘之间的间距；
[0036]a
w
——波形钢板的波幅；
[0037]E
s
I
box
——中柱钢管左右侧钢板的截面抗弯刚度；
[0038]l——梁的总跨度；
[0039]l1——顶部波形钢板最低点至底部波形钢板最高点之间距离；
[0040]l2——底部波形钢板最高点与中柱下侧钢板中间厚度点之间的距离；
[0041]t
c
——中柱钢管厚度；
[0042]步骤三：利用K1和K2计算多腔波形钢板组合构件的初始弯曲刚度K
e
(即多腔波形钢板组合墙的初始弯曲刚度K
e
)；
[0043][0044]式中：
[0045]w——构件的初始挠度。
[0046]所述多腔波形钢板组合墙的极限弯曲承载力M
ub
的计算方法如下：
[0047][0048]式中：
[0049]f
u
——钢材的极限强度；
[0050]t
w
——波形钢板的厚度；
[0051]d1——波形钢板中波峰部分的长度；
[0052]d2——波形钢板中波峰波谷连接部分的长度；
[0053]d3——波形钢板中波谷部分的长度。
[0054]步骤四：依据计算得到的多腔波形钢板组合构件的初始弯曲刚度K
e
以及多腔波形钢板组合墙的极限弯曲承载力M
ub
，优化多腔波形钢板组合墙的结构，从而提高多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能。
[0055]所述多腔波形钢板组合墙由钢管混凝土柱和波形腔交错布置而成；
[0056]所述钢管混凝土柱是矩形钢管内部浇筑混凝土而形成；
[0057]所述波形腔由两块对称放置的波形钢板内部浇筑混凝土而形成；
[0058]所述波形钢板由平钢板冷弯成形，并与矩形钢管焊接。
[0059]本专利技术的有益效果体现在：
[0060]1、全面解决了多腔波形钢板组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多腔波形钢板组合墙的受弯曲性能提高方法，其特征在于：所述多腔波形钢板组合墙为承受面外弯曲荷载的多腔波形钢板组合墙，包括以下步骤：步骤一：计算与构件弯曲变形对应的初始弯曲刚度K1；(EI)
w
＝E
s
I
sw
+αE
c
I
cw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)B＝2b
c1
+b
c2
+2b
w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：w1——构件弯曲变形引起的构件挠度；(EI)
w
——波形腔的组合截面抗弯刚度；B——整个构件的宽度；b
c1
——端柱的宽度；b
c2
——中柱的宽度；b
w
——波形钢板的宽度；E
s
I
sw
——波形腔中钢材的截面抗弯刚度；E
c
I
cw
——波形腔中混凝土的截面抗弯刚度；α——考虑混凝土开裂的折减系数；步骤二：计算与构件中转动弹簧旋转所引起变形对应的初始弯曲刚度K2；；；；l1＝D
‑
2a
w
‑
2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)l2＝a
‑
t
c
/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)l＝l1+l2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中：w2——与中柱相连的波形腔底部波形钢板和顶部波形钢板组成的转动弹簧发生受力旋转所引起的构件挠度；θ——波形腔与中柱相接截面的旋转角度；F
t
——底部波形钢板...

【专利技术属性】
技术研发人员：童精中，童根树，吴若旻，陈明，周思铭，俞超群，张磊，吴艺超，
申请(专利权)人：南通欧本建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：