一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，属于结构工程技术领域。该稳定性判断方法首先根据边界条件和荷载工况计算得到临界屈曲荷载和截面极限承载力，其中边界条件为两边简支、三边简支和四边简支，受到的荷载分为轴压和纯弯。然后根据求得的临界屈曲荷载和截面极限承载力得到相应的正则化长细比。最后根据对应的长细比，通过不同边界条件和荷载工况下的稳定曲线得到稳定系数。两边简支轴压稳定系数按式(1)和(2)计算，三/四边简支轴压稳定系数按式(3)和(4)计算，三/四边简支纯弯稳定系数按式(5)和(6)计算。算。算。算。算。算。算。算。算。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法


[0001]本专利技术涉及复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，属于结构工程

技术背景
[0002]多腔波形钢板组合墙是一种新型钢
‑
混凝土组合抗侧力结构。它由矩形钢管混凝土、波形钢板混凝土腔交替布置而成。波形钢板具有截面刚度大、用钢量小等优点，能有效约束内部混凝土，从而提高墙的极限承载力。除了承担抗侧力，多腔波形钢板组合墙还受到竖向力等荷载，为确保结构安全，其稳定承载力的计算至关重要。
[0003]在实际工程中由于墙肢之间的相互连接，组合墙的边界条件可以被认为是三边或四边支承的。对于复杂边界条件下受到轴压或纯弯荷载作用的多腔波形钢板组合墙，目前并无针对性的稳定曲线用于稳定性的判断。且多腔波形钢板组合墙具有明显的各向异性刚度，因此需要合适的临界屈曲荷载公式来确定正则化长细比。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提出了一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，该方法包括不同边界条件下的稳定曲线的计算公式；不同边界条件下正则化长细比的确定，即弹性临界荷载的确定。适用对象包括轴压作用下的两边简支多腔波形钢板组合墙、轴压作用下的三边简支多腔波形钢板组合墙、轴压作用下的四边简支多腔波形钢板组合墙、纯弯作用下的三边简支多腔波形钢板组合墙、纯弯作用下的四边简支多腔波形钢板组合墙。
[0005]一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，包括以下步骤：
[0006]多腔波形钢板组合墙的边界条件为两边简支、三边简支和四边简支，受到的荷载分为轴压和纯弯，通过检测和计算得到轴压作用下的两边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线、对于轴压作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线、对于纯弯作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线，通过稳定曲线判断多腔波形钢板组合墙的稳定性。
[0007](1)复杂边界条件下的多腔波形钢板组合墙在轴压作用下的稳定曲线
[0008]对于轴压作用下的两边简支多腔波形钢板组合墙，其稳定曲线的表达式如式(1)和(2)所示：
[0009][0010][0011]对于轴压作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙，其稳定曲线表达式均如
式(3)和(4)所示：
[0012][0013][0014]式(1)
‑
(4)中各项参数含义如下：
[0015]——相应边界条件下多腔波形钢板组合墙在轴压荷载作用下的平面外稳定系数；
[0016]λ
n
——多腔波形钢板组合墙在相应边界条件下的正则化长细比；
[0017]Φ——稳定曲线设计公式中的中间函数。
[0018](2)复杂边界条件下的多腔波形钢板组合墙在纯弯作用下的稳定曲线
[0019]对于纯弯作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙，稳定曲线的表达式均如式(5)和(6)所示：
[0020][0021][0022]其中为相应边界条件下多腔波形钢板组合墙在纯弯荷载作用下的平面外稳定系数。
[0023](3)不同边界条件多腔波形钢板组合墙在轴压荷载作用下的弹性临界屈曲荷载
[0024]对于两边简支轴压墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：
[0025][0026]其中a是构件的有效长度；D
x
是x方向的抗弯刚度常数；
[0027]D
x
＝E
s
I
s,y
+E
c
I
c,y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0028]其中E
s
和E
c
分别是钢和混凝土的弹性模量；I
s,y
是截面钢部分绕y轴的惯性矩；I
c,y
是截面混凝土部分绕y轴的惯性矩。
[0029][0030][0031]对于三边简支轴压墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：
[0032][0033]其中a、b分别是墙的高度与宽度；D
xy
是自由扭转刚度常数。计算公式如下所示：
[0034][0035]其中J
s,col
是钢管混凝土柱中钢的自由扭转惯性矩，J
c,col
是钢管混凝土柱混凝土的自由扭转惯性矩；J
s,cell
是波形腔中钢的自由扭转惯性矩，J
c,cell
是波形腔中混凝土的自由扭转惯性矩；在计算自由扭转惯性矩时，波形腔取平均截面。上述参数分别按以下公式计算：
[0036][0037][0038][0039][0040]对于四边简支轴压墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：
[0041][0042]其中k按式计算。
[0043][0044]其中α＝a/b；D
y
是y方向的抗弯刚度常数；H由D
xy
和D
μ
两部分组成。计算公式如下：
[0045][0046][0047]其中D
μ,col
和D
μ,cell
分别是另一个方向的柱和波形腔引起的附加刚度，计算公式如下：
[0048][0049][0050]式(21)和(22)中的μ
s
和μ
c
分别是钢和混凝土的泊松比，取μ
s
＝0.3、μ
c
＝0.2。
[0051]在式(7)
‑
(22)中出现的其余参数含义展示如下：
[0052]f
ck
——混凝土的轴心抗压强度标准值；
[0053]f
y
——钢材的屈服强度；
[0054]d
c
——矩形钢管的厚度(即组合墙厚度)；
[0055]d
w,min
——波形腔波谷处厚度；
[0056]d
w,avg
——波形腔平均厚度；
[0057]q
w
——波长；
[0058]b
c
——钢管柱的宽度；
[0059]t
c
——钢管柱板厚；
[0060]b
w
——波形腔宽度；
[0061]t
w
——波形腔板厚；
[0062]n
w
——波形腔数目。
[0063](4)不同边界条件多腔波形钢板组合墙在纯弯荷载作用下的弹性临界屈曲荷载；
[0064]对于三边简支纯弯墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：
[0065][0066]对于四边简支纯弯墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：
[0067][0068]其中k按式(25)计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，其特征在于，包括以下步骤：多腔波形钢板组合墙的边界条件为两边简支、三边简支和四边简支，受到的荷载分为轴压和纯弯，给出了轴压作用下两边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线、轴压作用下三边和四边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线、纯弯作用下三边和四边简支多腔波形钢板组合墙的稳定曲线，通过稳定曲线能够判断多腔波形钢板组合墙的稳定性。2.根据权利要求1所述的复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，其特征在于，对于轴压作用下的两边简支多腔波形钢板组合墙，其稳定曲线的表达式如式(1)和(2)所示：(2)所示：对于轴压作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙，其稳定曲线表达式均如式(3)和(4)所示：(3)和(4)所示：式(1)
‑
(4)中各项参数含义如下：——相应边界条件下多腔波形钢板组合墙在轴压荷载作用下的平面外稳定系数；λ
n
——多腔波形钢板组合墙在相应边界条件下的正则化长细比；Φ——稳定曲线设计公式中的中间函数。3.根据权利要求1所述的复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，其特征在于，对于纯弯作用下的三边和四边简支多腔波形钢板组合墙，稳定曲线的表达式均如式(5)和(6)所示：(5)和(6)所示：其中为相应边界条件下多腔波形钢板组合墙在纯弯荷载作用下的平面外稳定系数。4.根据权利要求2所述的复杂边界下多腔波形钢板组合墙的稳定性判断方法，其特征在于，轴压作用下多腔波形钢板组合墙的正则化长细比和临界屈曲荷载计算公式包括：对于两边简支轴压墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：其中，a是构件的有效长度；D
x
是x方向的抗弯刚度常数；
D
x
＝E
s
I
s,y
+E
c
I
c,y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中E
s
和E
c
分别是钢和混凝土的弹性模量；I
s,y
是截面钢部分绕y轴的惯性矩；I
c,y
是截面混凝土部分绕y轴的惯性矩；面混凝土部分绕y轴的惯性矩；对于三边简支轴压墙体，临界屈曲荷载N
cr
计算公式如下：其中a、b分别是墙的高度与宽度；D
xy
是自由扭转刚度常数，计算公式如下所示：其中G
s
和G
c<...

【专利技术属性】
技术研发人员：童精中，童根树，周思铭，陈明，吴若旻，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：