【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于剪力墻結構創新，尤其涉及一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構及其設計方法。
技術介紹
1、鋼板剪力墻(steel?plate?shear?wall,spsw)在超高層建筑中得到廣泛應用，相對于其他結構具有明顯優勢，如其高裝配度、低自重、大側向剛度、強能量耗散能力和高承載能力等。然而，現有的四邊連接spsw的結構復雜、對框架柱產生額外彎矩、施工難度大、設計方法效率低。此外，超高層建筑中由于管道網絡和門洞開口的存在，四邊連接的spsw的使用受限。因此，在后續應用中又提出了一種兩邊連接spsw，但其采用的混凝土蓋板導致結構自重大、施工復雜，且其使用的焊接加勁筋會給預埋鋼板引入殘余應力和變形，對其服役性能造成不可忽視的影響。因此，本專利技術提出了一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻及其設計方法，可避免在框架柱上產生額外的彎矩，具有利于布局、輕質高強、裝配便利、簡化設計等優點，預計在超高層結構中得到廣泛的應用。
2、經查閱，相對于已公開專利，本專利存在以下獨創性：
3、cn112252522b公開了一種兩邊連接豎向波紋鋼板剪力墻與rc框架梁的連接節點，然而其結構復雜，用鋼量較大，實際使用困難：cn111980224a公開了一種兩邊連接的內置開豎縫鋼板的雙波形鋼板剪力墻，解決了開豎縫鋼板導致極限抗承載力降低的問題，但同樣結構復雜，實際使用困難；cn213390698u公開了一種裝配式兩邊連接井字加勁鋼板剪力墻，cn212715501u公開了一種裝配式兩邊連接豎向加勁鋼板剪力墻，然而兩者加勁是l型鋼條，其面外
技術實現思路
1、本專利技術針對上述的現有鋼板剪力墻所存在的結構復雜、應用受限等問題，提出一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構及其設計方法。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為，本專利技術提供一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構及其設計方法，包括一種新型的采用冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，一種新型的采用冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法。
3、本專利技術提供一種采用冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，其特征在于：如圖1所示，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構包括邊緣框架和冷彎薄壁型鋼結構，其中，所述邊緣框架上僅有框架梁上設有魚尾板，鋼板剪力墻的對邊邊緣與所述魚尾板相連接，形成裝配式剪力墻結構。
4、作為優選，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，其特征在于：所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構僅在對邊鋼板剪力墻和魚尾板開設有螺栓孔，所述魚尾板通過高強螺栓與鋼板剪力墻連接；所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構僅沿著其自由邊邊緣布置冷彎薄壁型鋼條。
5、作為優選，所述的冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，其特征在于：所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的冷彎薄壁型鋼條開設有螺栓孔，通過高強螺栓與鋼板剪力墻連接；所述僅在對邊布置的魚尾板的框架梁與邊緣框架的框架柱焊接固定。
6、本專利技術提供一種該新型鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于：包括一種冷彎薄壁型鋼加勁鋼板剪力墻的三折線恢復力模型及其計算方法，一種用于該新型鋼板剪力墻結構設計的簡化拉桿模型。
7、本專利技術所提供的一種冷彎薄壁型鋼加勁鋼板剪力墻的三折線恢復力模型及其計算方法，其特征在于：如圖2所示，三折線模型分為三階段，分別為彈性階段，彈塑性強化階段以及塑性水平階段。只要知道彈性階段剛度k0、彈塑性強化階段剛度k1，屈服承載力vy，極限承載力vu即可唯一表征三折線恢復力模型曲線形狀。
8、屈服承載力vy和極限承載力vu計算公式為：
9、vy＝β1·τcr·tw·le???????????(1)
10、vu＝β2·τcr·tw·le????????????(2)
11、其中，β1和β2分別為屈服承載力與極限承載力的修正系數，計算公式為：
12、當寬高比為0.5～1時：
13、
14、當寬高比為1～2時：
15、
16、此外，tw為鋼板剪力墻的厚度，le為鋼板剪力墻的寬度，λ為鋼板的高厚比(λ＝h/tw)，h為鋼板的有效高度(上下螺栓中心線的距離)，τcr為冷彎薄壁型鋼側邊加勁鋼板剪力墻彈性屈曲承載力，計算公式為：
17、
18、其中，e為鋼板的彈性模量，μ為鋼板的泊松比，h為鋼板的短邊長度，k0為兩邊加勁鋼板剪力墻的彈性屈曲系數，計算公式為：
19、當寬高比為0.5～1時：
20、
21、當寬高比為1～2時：
22、
23、其中，η為冷彎薄壁型鋼加固件與鋼板的剛度比，計算公式為：
24、
25、其中，im為冷彎薄壁型鋼的慣性矩，v為鋼板的泊松比。
26、本專利技術提供的一種冷彎薄壁型鋼加勁鋼板剪力墻的三折線恢復力模型及其計算方法，其特征在于：如圖3所示，還包括一種冷彎薄壁型鋼加勁鋼板剪力墻的初始剛度和屈服后剛度計算方法。在彈性階段，冷彎薄壁型鋼加勁鋼板剪力墻在水平荷載下的總水平位移為：
27、
28、其中，δx為總水平位移，δxm為彎曲變形引起的水平位移，δxv為剪切變形引起的水平位移，v為水平作用力，g是鋼板的切變模量，a為鋼板剪力墻的截面面積，k為考慮剪切應力在截面上的不均勻修正系數，一般取1.2，i是考慮兩側邊緣加勁肋的鋼板的截面慣性矩，計算公式為：
29、
30、此外，am為兩側加勁肋面積。理論計算得到初始剛度k0,t的計算公式為：
31、
32、根據實際應用效果對其進行修正：
33、
34、屈服后的剛度k1的計算公式為：
35、
36、其中，δxu是極限狀態下鋼板的橫向位移，δxy是屈服狀態下鋼板的橫向位移，再考慮了鋼的強度后，得到初始剛度k0和屈服后的剛度k1為：...
【技術保護點】
1.一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，其特征在于，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構包括邊緣框架；
2.一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于，所述步驟S2還包括以下子步驟：在考慮了鋼的強度后，鋼板剪力墻(6)的彈性階段剛度K0、彈塑性強化階段剛度K1應修正為：
4.根據權利要求2所述的一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于，所述步驟S3還包括以下子步驟：在等效拉桿模型中，鋼板剪力墻(6)被簡化為兩個具有相同橫截面面積的對角線桁架，在進行設計時，等效桁架的面積AT通過以下公式計算：
【技術特征摘要】
1.一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構，其特征在于，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構包括邊緣框架；
2.一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于，所述冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種冷彎薄壁型鋼加固的鋼板剪力墻結構的設計方法，其特征在于，所述步驟s2還包括...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王康，譚繼可，王宇航，辛景舟，周建庭，張洪，
申請(專利權)人：重慶交通大學，
類型：發明
國別省市：
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