問題描述:
為何剛性隔板對扭轉(zhuǎn)屈曲因子會產(chǎn)生影響?
解答:
下方為三個示例模型:
模型一(左):常規(guī)模型,剪力墻與樓板均無修正。
模型二(中):對樓板使用剛性隔板。
模型三(右):將樓板剛度進(jìn)行放大,F(xiàn)11、F12、F22放大1000倍,使樓板剛度極大,用于近似模擬剛性隔板。
圖1 對比模型示意
計算后,得到如下計算結(jié)果:
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使用剛性隔板的結(jié)構(gòu),第一屈曲模態(tài)為扭轉(zhuǎn)屈曲。
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常規(guī)模型與加強(qiáng)樓板模型的第一階屈曲均為平動屈曲,但加強(qiáng)樓板模型的屈曲因子略大。
圖2 第一階屈曲模態(tài)(屈曲因子538)
圖3 第四階屈曲模態(tài)(屈曲因子589)
圖4 第七階屈曲模態(tài)(屈曲因子602)
出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因有二:
1、橫向的壓力會引發(fā)墻的面外失穩(wěn),進(jìn)而導(dǎo)致整體的扭轉(zhuǎn)屈曲,有隔板或加強(qiáng)樓板的結(jié)構(gòu)會引起墻顯著的橫向壓力。
圖5 墻體橫向壓力
2、樓板的受拉鋼化,會抵消掉墻體橫向壓力引起的P-Δ效應(yīng),所以加強(qiáng)樓板的模型的扭轉(zhuǎn)屈曲被推遲。帶有隔板結(jié)構(gòu)樓板不會產(chǎn)生拉應(yīng)力,同時又有較大的墻體橫向壓力,所以會過早出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)屈曲。
圖6 樓板應(yīng)力
解決辦法:通常情況下,屈曲因子可以使用準(zhǔn)剛性隔板模型計算,這樣能更加真實(shí)的反映結(jié)構(gòu)的情況。如果因?yàn)槟承┯嬎阋蠖仨氁褂脛傂愿舭鍟r,可以將墻體材料的泊松比設(shè)為0,這樣將不會出現(xiàn)墻體橫向壓力,也可以避免扭轉(zhuǎn)屈曲的過早出現(xiàn)。