[發明專利]對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻穩定性預測方法

在審

• 申請號: 202010161464.6
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111400795A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 華玉武;童根樹
• 申請（專利權）人: 浙江越宮鋼結構有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 鄧愛民

本發明涉及一種對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻穩定性預測方法，抗震墻由下列結構墻肢構成，墻肢的兩端為矩形鋼管，中間采用一對冷彎卷邊寬鋼板焊接于矩形鋼管側面，在寬鋼板上對穿螺栓并在各腔體內灌注自密實混凝土；對該結構抗震墻進行穩定性分析時，先計算其正則化寬厚比以及剛度，再計算三邊支承墻肢或四邊支承墻肢的受壓最大邊緣的臨界壓力，并給出了墻肢寬厚比的限值，由于實際工程設計上的考慮，對墻肢的正則化寬厚比適當放寬，針對不滿足所給出限值的寬厚比以及考慮到對穿螺桿的約束作用，本發明給出了特有的墻肢穩定性驗算公式，可以最大限度的保障本發明抗震墻結構設計的安全性，避免了傳統預測方法帶來的局限性和不安全性。

技術領域：

本發明涉及建筑結構設計技術領域，針對一種全新的對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻設計結構，提出了適用于該結構抗震墻穩定性預測的方法。

背景技術：

裝配式高層鋼結構建筑已逐漸成為現代住宅產業化實現途徑選擇之一，在其結構化設計中，為抵抗風荷載和地震作用，要求具有較高的剛度和延性。而剪力墻結構是一種在多、高層住宅中廣泛應用的抗震結構體系，不但具有較高的承載力和較大的剛度，并且沒有凸梁凸柱，建筑布置靈活，住宅使用面積較高。在裝配式鋼結構建筑領域，近年來逐漸發展出若干新型裝配式剪力墻結構住宅體系，包括裝配式鋼管混凝土框架-內嵌預制混凝土抗側力墻結構體系、鋼管混凝土束剪力墻結構、鋼管混凝土框架內嵌鋼板剪力墻結構、鋼管混凝土框架-鋼支撐結構等。

浙江越宮鋼結構有限公司也推出了一種全新的“對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻鋼結構住宅體系”，其主體結構中的“對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻”的墻肢是由采用冷彎成型高頻焊接矩形鋼管和冷彎槽鋼及對穿螺栓構成，即：墻肢的兩端采用矩形鋼管，中間采用一對冷彎卷邊寬鋼板焊接于矩形鋼管側面，在寬鋼板上對穿螺栓并在各腔體內灌注自密實混凝土。這種對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻具有鋼-混凝土組合結構的優點，鋼板可以約束混凝土，而對穿螺栓提供補充的約束，還可以少量提高腔內混凝土的抗壓強度，對穿螺栓對腔內混凝土的延性提高是非常顯著的。另一方面混凝土能為薄鋼管壁提供支承，限制其局部屈曲，能充分發揮鋼材與混凝土材料的優勢，減小構件截面尺寸，節約成本。相比于現有的剪力墻結構，對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻在低周反復荷載試驗下的滯回曲線更加飽滿，具有更好的延性和耗能性能且墻厚更薄。

作為一種新型受力構件，在設計階段必須驗算其穩定承載力是否符合相關標準，在進行穩定性分析時，主要分為面內穩定和面外穩定，面內彎矩作用下的穩定性主要通過計算分析確定，而面外穩定則通過寬厚比控制實現。目前行業內針對未設置對穿螺栓的矩形鋼管混凝土的壁板寬厚比控制要求不大于60ε_k，其中f_y表示鋼材的屈服強度。但為了減少縱向焊縫的數量，在設計時有必要適當放寬壁板寬厚比，同時，這種對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻采用對穿螺桿來約束壁板的屈曲，因此，在預測對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻穩定承載力時，需要對放寬后寬厚比的影響以及對穿螺桿的約束作用進行評測。而不同結構的抗震墻在進行結構分析時，需要根據其結構設計實際情況確定分析模型，該分析模型要能夠準確反映出該結構中各構件的實際受力狀況，現有的剪力墻穩定性驗算方式都已然不再適用，需要采用一種全新的預測方式，并確保該預測方式用于評價對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻穩定性的安全性。有鑒于此，本案由此而生。

發明內容：

本發明針對一種全新的對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻結構而提出適用其進行穩定性預測的方法，研究了基于壓力和彎矩聯合作用下，對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻在三邊支承墻肢或四邊支承墻肢情況下的穩定承載力預測，具體采用以下技術方案實現：

對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻穩定性預測方法，包括具有如下結構的墻肢：該墻肢的兩端采用矩形鋼管，中間采用一對冷彎卷邊寬鋼板焊接于矩形鋼管側面，在寬鋼板上對穿螺栓并在各腔體內灌注自密實混凝土；由上述墻肢結構構成對穿螺栓多腔鋼管混凝土抗震墻，該抗震墻的穩定性預測按如下方法進行：

(1)按下式計算所述抗震墻正則化寬厚比：