CN111177857B - 确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于刚度等效确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法，采用两种方案，第一个方案基于简化模型与实体模型连接板轴向刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度。第二个方案基于简化模型与实体模型连接板抗弯刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度。本发明基于刚度等效确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度，可以解决简化模型中异形柱连接板厚度不明确的问题，为工程选用不同连接形式异形柱提供参考依据和计算方法。

Description

确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，特别涉及确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法。
背景技术
方钢管混凝土组合异形柱符合国家大力发展装配式建筑的需要，是一种适合住宅钢结构的钢柱构件。目前方钢管混凝土组合异形柱根据其连接形式的不同可以分为缀条连接式钢管混凝土组合异形柱、开孔钢板式钢管混凝土组合异形柱和钢板连接式钢管混凝土组合异形柱，其中钢板连接式钢管混凝土在工程应用中最为广泛，钢板连接式主要分为单钢板连接式钢管混凝土组合异形柱、双板连接式钢管混凝土组合异形柱和H型钢连接钢管混凝土组合异形柱。目前关于钢板连接式钢管混凝土组合异形柱的模拟方法一般以实体单元模型为主，计算量比较大，不便于分析整个结构，难以满足实际工程中设计的需要。
针对方钢管混凝土组合异形柱，天津大学陈志华、周婷等提出壳-实体模型并对其进行模拟，模拟结果良好，但计算速度一般。天津大学周婷针对这个问题提出双单元的简化模拟方法，简化模拟结果与实体模型、试验结果基本吻合，但此种方法无法模拟异形柱压弯状态；天津大学蒋宝奇提出梁-壳单元模型，其结果与单钢板连接方钢管混凝土组合异形柱试验基本吻合，但对于连接板如何简化，并没有给出方法。
目前在采用YJK及Midas等软件进行实际工程中方钢管组合异形柱设计时，通常把组合异形柱中的钢管和混凝土模拟为梁单元，连接板模拟为平面板或壳或墙单元计算，可以有效的降低实体单元的计算量。但是对于单板连接、双板连接以及H型钢连接的方钢管混凝土组合异形柱，并没有考虑组合异形柱中连接板的实际构造和尺寸的影响，同时双钢板连接、H型钢连接以及单钢板连接组合异形柱在建模过程中，缺少对于连接板厚度确定方法的研究，导致多种连接板厚度大多靠工程经验选用，一定程度会造成安全隐患或材料浪费。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于刚度等效确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第一个技术方案是：一种确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法，该方法基于简化模型与实体模型连接板轴向刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度，当连接板为双板/H型钢时，采用以下公式计算：
Figure BDA0002307361100000021
当连接板为单板时，采用以下公式计算：
Figure BDA0002307361100000022
其中：L为简化模型连接板的长度；t为简化模型连接板的厚度；b为实体模型双板/H型钢的宽度；t1为双板上侧/H型钢上翼缘厚度；t2为双板下侧/H型钢下翼缘厚度；t3为H型钢腹板厚度；h为双板间距/H型钢的高度；L1为实体模型单板的长度；t4为实体模型单板的厚度。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的第二个技术方案是：一种确定方钢管混凝土组合异形柱连接板厚度的方法，该方法基于简化模型与实体模型连接板抗弯刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度，当连接板为双板/H型钢时，采用以下公式计算：
Figure BDA0002307361100000023
当连接板为单板时，采用以下公式计算：
Figure BDA0002307361100000024
其中：L为简化模型连接板的长度；t为简化模型连接板的厚度；IH为实体模型双板/H型钢的抗弯刚度；IL为实体模型单板的抗弯刚度。
本发明具有的优点和积极效果是：基于刚度等效确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度，可以解决简化模型中异形柱连接板厚度不明确的问题，为工程选用不同连接形式异形柱提供参考依据和计算方法。
附图说明
图1-1为钢管混凝土组合异形柱简化模型尺寸图；
图1-2为单板连接的钢管混凝土组合异形柱实体模型尺寸图；
图1-3为双板/H型钢连接的钢管混凝土组合异形柱实体模型尺寸图；
图2基于轴向刚度等效的钢管混凝土组合异形柱实体模型与简化模型承载力对比图；
图3-1为H型钢连接钢管混凝土组合异形柱实体模型破坏模式图；
图3-2为单板连接的钢管混凝土组合异形柱实体模型破坏模式图；
图3-3为钢管混凝土组合异形柱简化模型破坏模式图；
图4基于抗弯刚度等效的钢管混凝土组合异形柱实体模型与简化模型承载力对比图；
图5-1为H型钢连接钢管混凝土组合异形柱实体模型破坏模式图；
图5-2为H型钢连接钢管混凝土组合异形柱简化模型破坏模式图；
图5-3为单钢板连接钢管混凝土组合异形柱实体模型破坏模式图；
图5-4为单钢板连接钢管混凝土组合异形柱简化模型破坏模式图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1-1～图1-3，因为方钢管混凝土组合异形柱实体模型和简化模型连接板的轴向刚度相等，即对于H型钢/双钢板连接方钢管混凝土组合异形柱:
EA＝EAH
Lt＝b(t1+t2)+t3(h-t1-t2)
所以，
Figure BDA0002307361100000031
对于单钢板连接方钢管混凝土组合异形柱:
EA＝EAl
Lt＝t4L1
所以，
Figure BDA0002307361100000032
因为方钢管混凝土组合异形柱实体模型和简化模型连接板的抗弯刚度相等，即
对于H型钢/双钢板连接方钢管混凝土组合异形柱:
EIS＝EIH
Figure BDA0002307361100000041
所以，
Figure BDA0002307361100000042
对于单钢板连接方钢管混凝土组合异形柱:
EIS＝EIl
Figure BDA0002307361100000043
所以，
Figure BDA0002307361100000044
其中：L为简化模型单板的长度；t为简化模型单板的厚度；b为实体模型双板/H型钢的宽度；t1为双板上侧/H型钢上翼缘厚度；t2为双板下侧/H型钢下翼缘厚度；t3为H型钢连接的腹板厚度；h为双板间距/H型钢的高度；L1为实体模型单板的长度；t4为实体模型单板的厚度；E为弹性模量；A为简化模型单板的面积；AH为实体模型双板/H型钢的面积；AL为实体模型单板的面积；IS为简化模型单板的抗弯刚度；IH为实体模型双板/H型钢的抗弯刚度；Il为实体模型单板的抗弯刚度。
请参阅图2，简化模型采用基于轴向刚度相等计算得到的连接板厚度，其承载力对比H型钢/双板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型和单板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型的承载力，结果表明实体模型与简化模型承载力差别在15％以内，说明上述计算方法准确可靠。
请参阅图3，简化模型采用基于轴向刚度相等计算得到的连接板厚度，其破坏模式对比H型钢/双板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型和单板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型的破坏模式，结果表明实体模型与简化模型破坏模式皆为整体弯曲失稳破坏，说明上述计算方法准确可靠。
请参阅图4，简化模型采用基于抗弯刚度相等计算得到的连接板厚度，其承载力对比H型钢/双板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型和单板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型的承载力，结果表明实体模型与简化模型承载力差别在15％以内，说明上述计算方法准确可靠。
请参阅图5，简化模型采用基于抗弯刚度相等计算得到的连接板厚度，其破坏模式对比H型钢/双板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型和单板连接方钢管混凝土组合异形柱实体模型的破坏模式，结果表明实体模型与简化模型破坏模式皆为整体弯曲失稳破坏，说明上述计算方法准确可靠。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种确定方钢管混凝土组合异形柱简化模型连接板厚度的方法，其特征在于，该方法基于简化模型与实体模型连接板轴向刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度，
当连接板为双板/H型钢时，采用以下公式计算：
Figure FDA0004150446610000011
当连接板为单板时，采用以下公式计算：
Figure FDA0004150446610000012
其中：
L为简化模型连接板的长度；t为简化模型连接板的厚度；b为实体模型双板/H型钢的宽度；t1为双板上侧/H型钢上翼缘厚度；t2为双板下侧/H型钢下翼缘厚度；t3为H型钢腹板厚度，当连接板为双板时，t3＝0；h为双板间距/H型钢的高度；L1为实体模型单板的长度；t4为实体模型单板的厚度。
2.一种确定方钢管混凝土组合异形柱连接板厚度的方法，其特征在于，该方法基于简化模型与实体模型连接板抗弯刚度相等的原理确定简化模型连接板厚度，
当连接板为双板/H型钢时，采用以下公式计算：
Figure FDA0004150446610000013
当连接板为单板时，采用以下公式计算：
Figure FDA0004150446610000014
其中：
L为简化模型连接板的长度；t为简化模型连接板的厚度；IH为实体模型双板/H型钢的抗弯刚度；IL为实体模型单板的抗弯刚度。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106703184A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 北京工业大学 一种方钢管混凝土柱与矩形截面钢梁的连接节点构造
CN207363113U (zh) * 2017-10-25 2018-05-15 天津大学建筑设计研究院 钢管混凝土组合异形柱和h型钢梁连接构造
CN108412082A (zh) * 2018-05-16 2018-08-17 天津大学建筑设计研究院 一种基于t型钢构件的分离式钢网格剪力墙
CN108614936A (zh) * 2018-05-28 2018-10-02 湖南省建筑设计院有限公司 基于栓钉连接的钢-混凝土组合梁计算模型分析方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826874B2 (en) * 1999-06-30 2004-12-07 Nippon Steel Corporation Buckling restrained braces and damping steel structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106703184A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 北京工业大学 一种方钢管混凝土柱与矩形截面钢梁的连接节点构造
CN207363113U (zh) * 2017-10-25 2018-05-15 天津大学建筑设计研究院 钢管混凝土组合异形柱和h型钢梁连接构造
CN108412082A (zh) * 2018-05-16 2018-08-17 天津大学建筑设计研究院 一种基于t型钢构件的分离式钢网格剪力墙
CN108614936A (zh) * 2018-05-28 2018-10-02 湖南省建筑设计院有限公司 基于栓钉连接的钢-混凝土组合梁计算模型分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
亢景付，张希，闫翔宇.H型钢连接方钢管混凝土组合异形柱轴压性能试验研究.天津大学学报(自然科学与工程技术版).2019,第52卷134-141. *

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