【技術實現步驟摘要】
桁式柱具有承載能力高、整體性能優越等諸多優點，廣泛應用于重大基礎設施主體結構中，諸如超高層建筑、水泥窯尾、重型工業廠房柱等等。同時隨著工程建設的發展，理論研究的深入，桁式柱也將在大型懸挑結構、海洋平臺等結構中得到廣泛應用。在實際工程中桁式柱的初應力會對桁式柱的受力性能和極限承載力產生較大影響，對于初應力荷載比大于0.6的單肢鋼管混凝土柱，初應力對極限承載力下降幅度超過20％，桁式柱因剪切變形的影響，初應力對構件承載力的降低作用更明顯。因此需要考慮初應力對有剪切變形的桁式柱的影響，從而準確預測構件的穩定承載力，以確保結構安全及建筑使用功能。桁式柱服役過程中，長期荷載會對桁式柱的力學性能產生較大影響。由于核心混凝土的時效作用而使鋼管混凝土產生徐變，單獨考慮長期荷載作用時，鋼管混凝土中長柱極限承載力下降13.1％。由于桁式柱需要考慮剪切變形，徐變對有剪切變形的桁式柱極限承載力的影響尚未可知，從而亟需提出考慮混凝土徐變對有剪切變形的桁式柱的穩定承載力預測方法。本質上，桁式柱由于施工過程中鋼管初應力使得構件鋼管彈性階段縮短提前進入彈塑性階段，套箍作用延遲出現，加之剪切變形對該效應的放大，從而降低了構件的極限承載力。核心混凝土在持荷階段長期變形的增大，內力重分布，加之剪切變形的影響，從而構件的極限承載力降低。因此，亟需形成考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法。
技術介紹
技術實現思路
1、本專利技術目的是為了解決現有桁式柱軸壓穩定承載力預測方法由于未考慮初應力和徐變影響而導致的預測精度低的問
2、本專利技術是通過以下技術方案實現的，本專利技術一方面，提供考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，所述方法包括：
3、步驟1：確定影響桁式柱全壽期穩定承載力的基本參數；
4、步驟2：根據桁式柱剪切變形對歐拉臨界力的降低作用，計算得到考慮剪切變形初應力影響下的撓度和彎矩放大的初始撓度的比值，記為初應力影響放大系數；
5、步驟3：根據桁式柱剪切變形對肢柱的長細比的放大作用，得到桁式柱的換算長細比，計算得到剪切變形和徐變影響下的撓度和彎矩放大的初始撓度的比值，記為徐變影響放大系數；
6、步驟4：利用初應力影響放大系數和徐變影響放大系數，獲取桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數；
7、步驟5：利用桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數，獲取桁式柱軸壓穩定承載力。
8、進一步地，步驟1中，所述基本參數包括初應力比、長細比、含鋼率、鋼材強度等級、長期荷載等級、混凝土強度等級、單肢、整個截面的線剛度比值、單肢、腹桿線剛度的比值和幾何長細比。
9、進一步地，步驟2中，所述初應力影響放大系數的計算公式為：
10、
11、式中，是桁式柱初應力影響放大系數，是對剪切變形和初應力影響下初始撓度的放大；δ′是桁式柱考慮剪切初應力影響放大系數后的撓度；δ是彎矩放大后的初始撓度；ny是桁式柱鋼管在施工階段所承受的施工荷載；是桁式柱的歐拉臨界力；是桁式柱鋼管的歐拉臨界力；ncr是單個柱肢的歐拉臨界力；ny,cr是鋼管柱的歐拉臨界力；是桁式柱的單位剪切角；是空鋼管桁式柱的單位剪切角。
12、進一步地，步驟3中，所述徐變影響放大系數的計算公式為：
13、
14、式中，ξ*是桁式柱徐變影響放大系數，是對剪切變形和徐變影響下初始撓度的放大；是桁式柱換算長細比；nl是構件軸壓比；βα是構件含鋼率系數；是構件混凝土徐變系數；es是鋼材的彈性模量；ec是混凝土的彈性模量；α是含鋼率；λsc是肢柱的長細比；ne是桁式柱截面的歐拉臨界力；是桁式柱的單位剪切角。
15、進一步地，步驟4中，所述桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數的計算公式為：
16、
17、式中，是桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數；是桁式柱初應力影響放大系數；ξ*是桁式柱徐變影響放大系數；是桁式柱換算長細比；k是構件的初始缺陷系數。
18、進一步地，步驟5中，所述桁式柱軸壓穩定承載力的計算公式為：
19、
20、式中，nu是桁式柱穩定承載力；是桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數；n0是桁式柱軸心受壓截面承載力；asci是各柱肢截面面積；fsc是鋼管混凝土抗壓強度設計值；n為構件的柱肢數。
21、進一步地，所述桁式柱的種類包括但不限于鋼管混凝土桁式柱或frp包裹的桁式柱；
22、所述桁式柱的柱肢包括但不限于矩形鋼管混凝土、異形鋼管混凝土或空鋼管；
23、所述桁式柱的腹桿包括但不限于角鋼、型鋼、鋼板、鋼筋或空鋼管。
24、第二方面，本專利技術提供考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測系統，所述系統包括：
25、基本參數確定模塊，用于確定影響桁式柱全壽期穩定承載力的基本參數；
26、初應力影響放大系數計算模塊，用于根據桁式柱剪切變形對歐拉臨界力的降低作用，計算得到考慮剪切變形初應力影響下的撓度和彎矩放大的初始撓度的比值，記為初應力影響放大系數；
27、徐變影響放大系數計算模塊，用于根據桁式柱剪切變形對肢柱的長細比的放大作用，得到桁式柱的換算長細比，計算得到剪切變形和徐變影響下的撓度和彎矩放大的初始撓度的比值，記為徐變影響放大系數；
28、穩定系數獲取模塊，用于利用初應力影響放大系數和徐變影響放大系數，獲取桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數；
29、桁式柱軸壓穩定承載力獲取模塊，用于利用桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數，獲取桁式柱軸壓穩定承載力。
30、第三方面，本專利技術提供一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時執行如上文所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法的步驟。
31、第四方面，本專利技術提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有多條計算機指令，所述多條計算機指令用于使計算機執行如上文所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法。
32、本專利技術的有益效果：
33、本專利技術提供了一種考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，基于力學原理和穩定理論考慮剪切變形對初應力和徐變影響下的桁式柱軸壓穩定承載力計算方法。具體而言，在充分考慮影響桁式柱全壽期承載力的基本參數的基礎上，在初應力的影響方面，提出桁式柱的初應力影響放大系數計算方法；在徐變的影響方面，提出桁式柱的徐變影響放大系數計算方法；采用穩定理論，由perry公式得到穩定系數計算方法，進而計算得到桁式柱軸壓穩定承載力。
34、與現有技術相比，本專利技術通過考慮剪切變形對初應力和徐變的影響提出了桁式柱考慮初應力和徐變影響的穩定承載力預測方法，模型中通過對在剪切變形影響下的歐拉臨界力及長細比進行修正，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟1中，所述基本參數包括初應力比、長細比、含鋼率、鋼材強度等級、長期荷載等級、混凝土強度等級、單肢、整個截面的線剛度比值、單肢、腹桿線剛度的比值和幾何長細比。
3.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟2中，所述初應力影響放大系數的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟3中，所述徐變影響放大系數的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟4中，所述桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數的計算公式為：
6.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟5中，所述桁式柱軸壓穩定承載力的計算公式為：
7.根據權利要求1-6任一項
8.考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測系統，其特征在于，所述系統包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，其特征在于，當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時執行權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質中存儲有多條計算機指令，所述多條計算機指令用于使計算機執行權利要求1至7中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟1中，所述基本參數包括初應力比、長細比、含鋼率、鋼材強度等級、長期荷載等級、混凝土強度等級、單肢、整個截面的線剛度比值、單肢、腹桿線剛度的比值和幾何長細比。
3.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟2中，所述初應力影響放大系數的計算公式為：
4.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟3中，所述徐變影響放大系數的計算公式為：
5.根據權利要求1所述的考慮初應力和徐變影響的桁式柱軸壓穩定承載力預測方法，其特征在于，步驟4中，所述桁式柱考慮初應力和徐變后的穩定系數的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：耿悅，李一凡，王玉銀，楊華，張歡，高文昌，劉發起，方勇，張皓勃，李聰，石夢圓，陳學鵬，周圳，秦嘉，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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