本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)，具體為一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域，高層與超高層建筑的大規(guī)模建設(shè)及地下空間的深層開發(fā)，使結(jié)構(gòu)安全與抗震性能成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵控制指標(biāo)；節(jié)點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)傳力的核心環(huán)節(jié)，其受剪承載力直接決定整體結(jié)構(gòu)的可靠性；特別是方中空鋼管混凝土疊合柱-空心外包混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)中，受剪承載力的準(zhǔn)確評(píng)估尤為復(fù)雜，這主要?dú)w因于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征與受力機(jī)理；盡管現(xiàn)行規(guī)范已提供基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，但未能充分考慮方鋼管內(nèi)不填充混凝土的結(jié)構(gòu)，這在實(shí)際工程應(yīng)用中可能引發(fā)低估或高估受剪承載力的風(fēng)險(xiǎn)。

2、方中空鋼管混凝土疊合柱-空心外包混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)是一種方鋼管柱內(nèi)部與型鋼梁翼緣內(nèi)部均不填充混凝土的結(jié)構(gòu)，僅在型鋼外部包裹混凝土，從而起到減重以及為內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)提供防火和防腐的作用；目前針對(duì)方中空鋼管混凝土疊合柱-空心外包混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)，尤其是其受剪承載力的精確計(jì)算方法，研究相對(duì)匱乏；現(xiàn)有的研究大多聚焦于內(nèi)部填充核心混凝土的鋼管混凝土柱與疊合柱的研究，當(dāng)內(nèi)部無填充混凝土?xí)r會(huì)影響節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載作用下的內(nèi)力和變形分布，使其破壞形態(tài)、滯回曲線、承載力、延性和耗能能力均發(fā)生了變化；鑒于此，針對(duì)上述問題提出一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，包括以下步驟：

4、步驟s1、將節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力分解為方鋼管腹板、外包混凝土及鋼絲網(wǎng)的抗剪貢獻(xiàn)分量；

5、步驟s2、基于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造特征與受力機(jī)理，分別計(jì)算方鋼管腹板、外包混凝土及鋼絲網(wǎng)的抗剪承載力分量；

6、步驟s3、將各分量疊加，得到節(jié)點(diǎn)的總受剪承載力；其中，外包混凝土的抗剪承載力分量通過引入軸壓比和梁柱線剛度比的修正系數(shù)進(jìn)行量化，方鋼管腹板的抗剪承載力分量基于鋼材屈服強(qiáng)度計(jì)算，鋼絲網(wǎng)的抗剪承載力分量基于其分布間距與屈服強(qiáng)度計(jì)算。

7、優(yōu)選的，總受剪承載力的計(jì)算方式為：

8、總受剪承載力等于外包混凝土的抗剪承載力、方鋼管腹板的抗剪承載力與鋼絲網(wǎng)的抗剪承載力之和；其中：

9、外包混凝土的抗剪承載力為：軸壓比修正系數(shù)與梁柱線剛度比修正系數(shù)的乘積，再乘以混凝土抗拉強(qiáng)度、抗剪截面面積；軸壓比修正系數(shù)為1.40減去0.80倍的軸壓比，梁柱線剛度比修正系數(shù)為0.95減去0.16倍的梁柱線剛度比；軸壓比的取值范圍為0.4至0.8，梁柱線剛度比的取值范圍為0.3至1.2；

10、方鋼管腹板的抗剪承載力為：方鋼管腹板截面積與鋼材屈服強(qiáng)度的乘積，再除以；

11、鋼絲網(wǎng)的抗剪承載力為：鋼絲網(wǎng)屈服強(qiáng)度與同一截面內(nèi)鋼絲網(wǎng)各肢的總截面面積的乘積，乘以梁截面上下縱向鋼絲網(wǎng)間距，再除以節(jié)點(diǎn)核心區(qū)鋼絲網(wǎng)間距。

12、優(yōu)選的，軸壓比定義為柱軸向壓力設(shè)計(jì)值與外包混凝土軸心抗壓強(qiáng)度、外包混凝土截面面積乘積再加上鋼材屈服強(qiáng)度與方鋼管截面面積乘積的比值。

13、優(yōu)選的，梁柱線剛度比定義為梁的彈性模量、截面慣性矩與計(jì)算長(zhǎng)度比值的乘積，再除以柱的彈性模量、截面慣性矩與計(jì)算長(zhǎng)度比值的乘積。

14、優(yōu)選的，外包混凝土的抗拉強(qiáng)度通過試驗(yàn)標(biāo)定，軸壓比修正系數(shù)和梁柱線剛度比修正系數(shù)基于有限元參數(shù)敏感性分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合確定。

15、優(yōu)選的，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造滿足以下條件：

16、方鋼管柱內(nèi)部無混凝土填充，外部包裹纖維混凝土并配置鋼絲網(wǎng)；

17、型鋼梁翼緣內(nèi)部填充輕質(zhì)砌塊，外部包裹纖維混凝土并配置鋼絲網(wǎng)，頂部澆筑普通混凝土；

18、鋼絲網(wǎng)沿梁截面均勻分布，且間距滿足30毫米至0.5倍抗剪截面高度的限制。

19、優(yōu)選的，抗剪截面高度與寬度的比值不超過3.0。

20、優(yōu)選的，鋼絲網(wǎng)的屈服強(qiáng)度不低于300mpa，且總截面積占外包混凝土截面面積的0.5%至2.0%。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明聚焦于方中空鋼管混凝土疊合柱-空心外包混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)的受剪承載力計(jì)算方法，其有益效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

22、填補(bǔ)技術(shù)空白：現(xiàn)有技術(shù)中鋼管混凝土疊合柱節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算多基于內(nèi)部填充混凝土的結(jié)構(gòu)，對(duì)于無核心區(qū)混凝土填充的方中空鋼管混凝土疊合柱-空心外包混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)缺乏有效的計(jì)算方法；本發(fā)明通過分解抗剪組件并引入修正系數(shù)，是首個(gè)針對(duì)此類無核心區(qū)混凝土節(jié)點(diǎn)的抗剪公式，填補(bǔ)了這一技術(shù)領(lǐng)域的空白，為該類型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和分析提供了重要的理論依據(jù)和計(jì)算方法；

23、高精度：本發(fā)明提出的計(jì)算方法通過對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力進(jìn)行合理分解，分別考慮方鋼管腹板、外包混凝土及鋼絲網(wǎng)的抗剪貢獻(xiàn)，并引入軸壓比和梁柱線剛度比的修正系數(shù)，能夠更準(zhǔn)確地反映節(jié)點(diǎn)的受力性能；從實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來看，公式計(jì)算結(jié)果與有限元結(jié)果誤差均小于±15%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法，能為工程設(shè)計(jì)提供更可靠的計(jì)算結(jié)果，減少因計(jì)算誤差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)安全隱患；

24、考慮因素全面：現(xiàn)有公式忽略了無核心區(qū)混凝土?xí)r方鋼管腹板的“拉力帶”機(jī)制、外包混凝土無法形成有效斜壓桿受力模式以及軸壓比和梁柱線剛度比對(duì)承載力的影響等因素；本發(fā)明充分考慮了這些關(guān)鍵因素，使得計(jì)算模型更符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力情況，能夠更全面、準(zhǔn)確地評(píng)估節(jié)點(diǎn)的受剪承載力；

25、工程適用性強(qiáng)：本發(fā)明的計(jì)算方法適用于高層建筑及地下結(jié)構(gòu)中無核心區(qū)混凝土填充的組合梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，滿足了實(shí)際工程中對(duì)輕量化、安全化設(shè)計(jì)的需求；無論是在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還是在地下結(jié)構(gòu)需要減輕自重且要求防火防腐的組合梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，都能為工程師提供有效的計(jì)算工具，有助于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高工程質(zhì)量和安全性；

26、理論與實(shí)踐結(jié)合緊密：本發(fā)明不僅在理論上對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗剪機(jī)理進(jìn)行了深入分析，建立了合理的計(jì)算模型和公式，還通過多個(gè)實(shí)施例和大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可靠性和有效性；這種理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的方式，使得本發(fā)明的計(jì)算方法更具說服力和實(shí)用性，能夠更好地應(yīng)用于實(shí)際工程中。

技術(shù)特征：

1.一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述總受剪承載力的計(jì)算方式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述軸壓比定義為柱軸向壓力設(shè)計(jì)值與外包混凝土軸心抗壓強(qiáng)度、外包混凝土截面面積乘積再加上鋼材屈服強(qiáng)度與方鋼管截面面積乘積的比值。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述梁柱線剛度比定義為梁的彈性模量、截面慣性矩與計(jì)算長(zhǎng)度比值的乘積，再除以柱的彈性模量、截面慣性矩與計(jì)算長(zhǎng)度比值的乘積。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述外包混凝土的抗拉強(qiáng)度通過試驗(yàn)標(biāo)定，所述軸壓比修正系數(shù)和梁柱線剛度比修正系數(shù)基于有限元參數(shù)敏感性分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合確定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述節(jié)點(diǎn)構(gòu)造滿足以下條件：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述抗剪截面高度與寬度的比值不超過3.0。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，其特征在于：所述鋼絲網(wǎng)的屈服強(qiáng)度不低于300mpa，且總截面積占外包混凝土截面面積的0.5%至2.0%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種組合梁的節(jié)點(diǎn)受剪承載力計(jì)算方法，該方法將節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力分解為方鋼管腹板、外包混凝土及鋼絲網(wǎng)的抗剪貢獻(xiàn)分量，分別基于各自的構(gòu)造特征與受力機(jī)理計(jì)算抗剪承載力，再疊加得到總受剪承載力；通過引入軸壓比和梁柱線剛度比的修正系數(shù)，對(duì)各分量進(jìn)行量化。本發(fā)明填補(bǔ)了無核心區(qū)混凝土節(jié)點(diǎn)抗剪計(jì)算的技術(shù)空白，誤差控制在±15%以內(nèi)，具有高精度特點(diǎn)，適用于高層建筑及地下結(jié)構(gòu)中無核心區(qū)混凝土填充的組合梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，工程適用性強(qiáng)，為相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了可靠的計(jì)算依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：林國(guó)良,韓坤,項(xiàng)洪,吳琛,麻勝蘭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15