一种基于薄钢板剪力墙结构的改进三拉杆模型的制作方法

专利2025-10-19  4


本发明属于装配式建筑,具体涉及一种基于薄钢板剪力墙结构的改进三拉杆模型。


背景技术:

1、pec-spsws(部分包覆混凝土柱-钢板剪力墙结构)主要利用内嵌墙板屈曲后强度。目前通用的设计软件均不能有效考虑板壳单元的屈曲后性能,因此,有必要探究pec-spsws的简化计算模型为该结构的推广提供支持。针对薄钢板剪力墙,加拿大学者thorburn于1983年提出了多拉杆模型(strip model)。该模型被加拿大钢结构标准can/csa-s16-01和ansi/aisc 341所采用,目前应用广泛。该模型用数根倾角为α的斜拉杆代替墙板,忽略了墙板的强度以及墙板屈曲后的抗压能力。由于多拉杆模型在一定程度上低估了结构的刚度和承载力,加拿大学者shishkin于2005年通过对原模型增加一道压杆来考虑受压区的性能对其进行修正,即修正的多拉杆模型。为了提高对不同厚度的钢板剪力墙结构的模拟精度,清华大学郭彦林提出了考虑墙板剪切作用和拉力场作用的统一等代模型,该模型定义拉力场部分的杆件只拉不压,剪切部分的杆件拉压同性,同时要求剪切作用和拉力场部分的杆件数量分别不小于10根。2013年郭兰慧等在对中厚钢板剪力墙结构研究的基础上,提出了混合杆系模型,其中拉压杆数量与单拉杆数量的比例为2:8,该模型亦为《钢板剪力墙技术规程》(jgj/t 380-2015)所采用。2016年郝际平提出了更加简便的三拉杆模型,三拉杆模型(three strip model)采用连接于边缘框架对角点及中点的三个单向拉杆模拟墙板,拉杆的材性与墙板材性相同,拉杆面积由刚度等效、边缘框架柱最大轴力等效和边缘框架柱最大弯矩等效三个条件确定。上述针对钢板剪力墙结构的简化模型建模方式各异,精度亦各不相同,均是以墙板全截面屈服为假定进行等代简化,都未考虑竖向边缘构件刚度对墙板屈服效率的影响。


技术实现思路

1、本发明针对背景技术中存在问题,考虑结构左上角和右下角分别形成“不充分拉力场”,对三拉杆模型进行修正,分别采用框架对角点和拉力场高效区上下边缘的三根单向拉杆模拟钢板剪力墙,形成改进的三拉杆模型(modified three strip model)。

2、本发明基于薄钢板剪力墙结构的改进三拉杆模型的各拉杆截面面积的计算公式如下:

3、

4、

5、其中,

6、

7、

8、

9、式中:tw为墙板的厚度;lw为墙板框架边柱轴线间距;hw为墙板框架边梁轴线间距;ac为墙板框架边柱的截面积;ab为墙板框架边梁的截面积;a1和a3分别为设置在墙板框架左上和右下两根拉杆的截面积;a2为设置在墙板框架对角点上拉杆的截面积;ic为墙板框架边柱的惯性矩;α为墙板中拉力场与墙板框架边柱的夹角;θ为斜拉杆与墙板框架边柱的夹角;ξ表示与钢板屈服效率相关的多项式;n为墙板框架边柱对墙板的有效约束长度。

10、与现有三拉杆模型相比,本发明具有如下优点:

11、本发明考虑了边柱刚度对墙板拉力场的影响,三拉杆模型是该发明的特殊形式,即:当n=0.5hw时,ξ=h/8,stsm模型转化为tsm模型,即tsm模型是stsm模型的特殊形式。当边柱刚度足够大时,该发明与三拉杆模型有相似的模拟精度,但当边柱刚度过小时,三拉杆模拟不能准确模拟“不充分拉力场”的现象,可能会高估结构抗剪承载力,而该发明可以准确评估结构抗剪承载力。



技术特征:

1.一种基于薄钢板剪力墙结构的改进三拉杆模型,其特征在于:该改进三拉杆模型采用三根两端铰接于墙板框架的斜拉杆代替墙板,其中一根拉杆沿墙板框架对角设置,另外两根拉杆分别设置在墙板框架的拉力场高效区上下边缘,且另外两根拉杆关于框架中心点呈中心对称;


技术总结
本发明公开一种基于薄钢板剪力墙结构的改进三拉杆模型,充分考虑薄钢板剪力墙结构左上和右下角形成的“不充分拉力场”,对现有三拉杆模型进行修正,分别采用框架对角点和拉力场高效区上下边缘的三根单向拉杆模拟钢板剪力墙,形成改进的三拉杆模型(Modified three strip model)。改进的三拉杆模型合理考虑了边柱刚度对墙板拉力场的影响,具有较高的模拟精度,拉杆数量少,拉杆角度固定,省去了多次迭代建模的巨大工作量,具有较好的实用性。

技术研发人员:黄兆升,殷占忠,黄锐,王栋,安树桢,徐德宇,姚佩歆,王丽梅,王雲一,赵佳
受保护的技术使用者:甘肃省建筑设计研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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