[發(fā)明專利]鋼板混凝土組合剪力墻抗剪連接件設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105133751B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田淑明
• 申請（專利權(quán)）人: 田淑明
• 主分類號: E04B2/00
• 分類號: E04B2/00;E04B2/84
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于高層混合結(jié)構(gòu)中鋼板混凝土組合剪力墻連接件的設(shè)計方法，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼板混凝土組合剪力墻作為一種新型的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于其承載力高、剛度和延性好，在高層及超高層混合結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用，并納入JGJ3-2010《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中。目前應(yīng)用較多的截面形式有鋼筋混凝土內(nèi)置單層鋼板或外包雙層鋼板兩種，鋼板和鋼筋混凝土板兩部分通過連接件組合而成、協(xié)同工作，這種組合作用在剛度計算中的體現(xiàn)是剛度疊加原理，以此實現(xiàn)變形和整體穩(wěn)定的驗算，在承載力計算中的體現(xiàn)是壓彎承載力計算的平截面假定及抗剪承載力計算的疊加原理。常用的連接件有栓釘、槽鋼、鋼筋、開洞鋼板等，究其受力，分為兩種，一種為鋼板和鋼筋混凝土界面上由豎向及水平荷載(或作用)引起的界面剪力，另一種為鋼板和鋼筋混凝土板間由鋼板局部屈曲引起的拉力，兩者均需要設(shè)計人員詳細設(shè)計和驗算。

連接件的設(shè)計是鋼板混凝土組合剪力墻設(shè)計中的重要一環(huán)，但是在設(shè)計實踐中發(fā)現(xiàn)，JGJ3-2010只給出了連接件構(gòu)造要求，尚未給出適用于設(shè)計的定量計算方法，我國其他標(biāo)準(zhǔn)則尚未列入鋼板混凝土組合剪力墻的相關(guān)規(guī)定。GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》給出了組合梁抗剪連接件設(shè)計方法，此方法適用于線性抗彎構(gòu)件連接件的設(shè)計，鋼板混凝土組合剪力墻作為平面構(gòu)件或組合成空間筒體時，承受軸力、彎矩和剪力等多種內(nèi)力，受力狀態(tài)更為復(fù)雜，方法不再適用。中國建筑科學(xué)研究院于2008年提出采用鋼板與鋼筋混凝土兩部分受剪承載力的較小值作為界面剪力，此方法只考慮了墻體受剪狀態(tài)下連接件的設(shè)計，沒有考慮壓彎狀態(tài)下也存在著界面剪力傳遞；另外界面總剪力按照材料標(biāo)準(zhǔn)值來計算，與連接件承載力的設(shè)計值之間不一致，與規(guī)范要求的極限狀態(tài)設(shè)計方法不協(xié)調(diào)。在國外規(guī)范中，以美國規(guī)范為代表的如AISC341-05，針對單邊布置鋼筋混凝土板的鋼板剪力墻，參照鋼梁腹板剪切設(shè)計密實腹板的高厚比限值來確定連接件最大間距，此方法由鋼梁腹板的屈曲延伸而來，其鋼板所處的受力狀態(tài)及邊界條件與鋼板混凝土組合剪力墻存在較大的差別；如AISC341-10給出了組合鋼板剪力墻連接件的設(shè)計方法，按照鋼板和鋼筋混凝土板中較小的剪力來確定，連接件拉力通過非彈性局部屈曲分析得到，AISC341所指的組合鋼板剪力墻與我國規(guī)范中的鋼板-混凝土組合剪力墻在構(gòu)造形態(tài)上是不同的，AISC341主要靠混凝土板給鋼板提供側(cè)向支撐，抑制或改善鋼板的局部屈曲和整體屈曲，在承載力的計算中不考慮鋼筋混凝土板的貢獻，僅在計算剛度時考慮，不適用于我國的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；如AISC-360-10給出了型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱縱向剪力傳遞的設(shè)計規(guī)定，包括連接件承載力及界面剪力的確定方法，此方法適用于線性構(gòu)件，不適用于剪力墻這類平面構(gòu)件。

綜上所述，鋼板混凝土組合剪力墻中抗剪連接件的設(shè)計尚無定量的設(shè)計方法，包括連接件抗剪設(shè)計和抗拉設(shè)計，現(xiàn)有的計算方法未能真實反映連接件的實際受力狀態(tài)，在工程設(shè)計中或者過于保守、或者偏于不安全，使得設(shè)計帶有一定主觀性和不確定性，影響到這種新型組合構(gòu)件的正確應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼板混凝土組合剪力墻抗剪連接件的設(shè)計方法，解決在現(xiàn)有技術(shù)中存在的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)未能給出適用于平面構(gòu)件的設(shè)計方法，以及設(shè)計方法與承載力極限狀態(tài)設(shè)計方法不一致、不能反映實際受力狀態(tài)的技術(shù)問題。本發(fā)明的抗剪連接件設(shè)計方法能反映鋼板與鋼筋混凝土界面上由墻體承受軸力、彎矩和剪力產(chǎn)生的界面剪力，并按照受力特點分區(qū)布置，能保證鋼板承載力的發(fā)揮，防止鋼板在屈服之前發(fā)生局部屈曲，也能與現(xiàn)行規(guī)范較好地銜接，應(yīng)用方便。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的一種鋼板混凝土組合剪力墻抗剪連接件設(shè)計方法，其特征在于如下步驟：

第一步，計算正截面界面剪力、斜截面界面剪力和界面總剪力。

正截面界面剪力V_sn根據(jù)鋼板或混凝土部分按軸向剛度分配的軸力與其所能提供的軸向承載力之差確定，區(qū)分非抗震和抗震兩種情況，分別按下面公式計算。

V_sn＝f_spA_sp-N·E_spA_sp/(E_spA_sp+E_cA_c)(非抗震)