[发明专利]对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙稳定性预测方法

说明书

本发明涉及一种对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙稳定性预测方法，抗震墙由下列结构墙肢构成，墙肢的两端为矩形钢管，中间采用一对冷弯卷边宽钢板焊接于矩形钢管侧面，在宽钢板上对穿螺栓并在各腔体内灌注自密实混凝土；对该结构抗震墙进行稳定性分析时，先计算其正则化宽厚比以及刚度，再计算三边支承墙肢或四边支承墙肢的受压最大边缘的临界压力，并给出了墙肢宽厚比的限值，由于实际工程设计上的考虑，对墙肢的正则化宽厚比适当放宽，针对不满足所给出限值的宽厚比以及考虑到对穿螺杆的约束作用，本发明给出了特有的墙肢稳定性验算公式，可以最大限度的保障本发明抗震墙结构设计的安全性，避免了传统预测方法带来的局限性和不安全性。

技术领域：

本发明涉及建筑结构设计技术领域，针对一种全新的对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙设计结构，提出了适用于该结构抗震墙稳定性预测的方法。

背景技术：

装配式高层钢结构建筑已逐渐成为现代住宅产业化实现途径选择之一，在其结构化设计中，为抵抗风荷载和地震作用，要求具有较高的刚度和延性。而剪力墙结构是一种在多、高层住宅中广泛应用的抗震结构体系，不但具有较高的承载力和较大的刚度，并且没有凸梁凸柱，建筑布置灵活，住宅使用面积较高。在装配式钢结构建筑领域，近年来逐渐发展出若干新型装配式剪力墙结构住宅体系，包括装配式钢管混凝土框架-内嵌预制混凝土抗侧力墙结构体系、钢管混凝土束剪力墙结构、钢管混凝土框架内嵌钢板剪力墙结构、钢管混凝土框架-钢支撑结构等。

浙江越宫钢结构有限公司也推出了一种全新的“对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙钢结构住宅体系”，其主体结构中的“对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙”的墙肢是由采用冷弯成型高频焊接矩形钢管和冷弯槽钢及对穿螺栓构成，即：墙肢的两端采用矩形钢管，中间采用一对冷弯卷边宽钢板焊接于矩形钢管侧面，在宽钢板上对穿螺栓并在各腔体内灌注自密实混凝土。这种对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙具有钢-混凝土组合结构的优点，钢板可以约束混凝土，而对穿螺栓提供补充的约束，还可以少量提高腔内混凝土的抗压强度，对穿螺栓对腔内混凝土的延性提高是非常显著的。另一方面混凝土能为薄钢管壁提供支承，限制其局部屈曲，能充分发挥钢材与混凝土材料的优势，减小构件截面尺寸，节约成本。相比于现有的剪力墙结构，对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙在低周反复荷载试验下的滞回曲线更加饱满，具有更好的延性和耗能性能且墙厚更薄。

作为一种新型受力构件，在设计阶段必须验算其稳定承载力是否符合相关标准，在进行稳定性分析时，主要分为面内稳定和面外稳定，面内弯矩作用下的稳定性主要通过计算分析确定，而面外稳定则通过宽厚比控制实现。目前行业内针对未设置对穿螺栓的矩形钢管混凝土的壁板宽厚比控制要求不大于60ε_k，其中f_y表示钢材的屈服强度。但为了减少纵向焊缝的数量，在设计时有必要适当放宽壁板宽厚比，同时，这种对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙采用对穿螺杆来约束壁板的屈曲，因此，在预测对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙稳定承载力时，需要对放宽后宽厚比的影响以及对穿螺杆的约束作用进行评测。而不同结构的抗震墙在进行结构分析时，需要根据其结构设计实际情况确定分析模型，该分析模型要能够准确反映出该结构中各构件的实际受力状况，现有的剪力墙稳定性验算方式都已然不再适用，需要采用一种全新的预测方式，并确保该预测方式用于评价对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙稳定性的安全性。有鉴于此，本案由此而生。

发明内容：

本发明针对一种全新的对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙结构而提出适用其进行稳定性预测的方法，研究了基于压力和弯矩联合作用下，对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙在三边支承墙肢或四边支承墙肢情况下的稳定承载力预测，具体采用以下技术方案实现：

对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙稳定性预测方法，包括具有如下结构的墙肢：该墙肢的两端采用矩形钢管，中间采用一对冷弯卷边宽钢板焊接于矩形钢管侧面，在宽钢板上对穿螺栓并在各腔体内灌注自密实混凝土；由上述墙肢结构构成对穿螺栓多腔钢管混凝土抗震墙，该抗震墙的稳定性预测按如下方法进行：

(1)按下式计算所述抗震墙正则化宽厚比：