一种后张带肋角钢装配式框架节点屈服承载力的计算方法与流程

本发明属于工业与民用建筑结构工程装配式建筑
技术领域：
，具体涉及一种后张无粘结带肋角钢装配式框架节点屈服承载力的计算方法。
背景技术：
：装配式建筑是我国建筑产业的发展方向，在各种连接方式中，采用后张法张拉的预应力混凝土框架结构是一种极具优势的结构形式。由于采用了无粘结的张拉方式，地震荷载下该框架节点具有自恢复能力强，残余变形小的特点；同时由于其施工时无须现场浇筑混凝土，具有施工速度快，适合工业化生产的特点。为了弥补其耗能能力不足的问题，通常在节点处设置耗能装置。与价格昂贵的商用阻尼器相比，采用角钢连接是一种经济有效的方式。在该类型结构的设计过程中，如何确定其承载能力是该领域的重要研究课题。目前对采用了顶底角钢连接的框架节点的承载力理论计算方法只是针对无加劲肋角钢，大多是假定截面受压区高度，根据梁截面的受力平衡进行推导，计算步骤复杂且通常需要编程进行迭代计算，不易于工程设计使用。技术实现要素：本发明的目的是为了针对现有计算方法只是针对无加劲肋角钢，计算过程复杂，须迭代计算的缺点，提供一种后张带肋角钢装配式框架节点屈服承载力的计算方法，该计算公式形式简单，概念清晰，计算精度高，且避免了复杂的迭代计算，方便工程设计人员设计计算，提高了设计效率。本发明采用的技术方案为：后张无粘结带肋角钢装配式框架节点屈服承载力是指框架节点在动力荷载如地震荷载作用下梁柱接触面出现裂缝，连接带肋角钢屈服时能够承受的荷载。一种后张带肋角钢装配式框架节点屈服承载力的计算方法，包括以下步骤：步骤1.采集后张无粘结带肋角钢装配式框架的基本参数采集后张无粘结带肋角钢装配式框架中钢材的屈服强度、弹性模量和混凝土抗压强度；采集框架节点中梁、柱、带肋角钢的截面尺寸、长度；采集预应力钢绞线的规格、数量、安装位置、施加的有效预应力。步骤2.根据梁截面的受力平衡，分别计算带肋角钢和预应力钢绞线提供的承载力may、mp；步骤3.计算后张无粘结带肋角钢装配式框架节点屈服承载力my：my＝may+mp(ⅰ)式中，may、mp--分别为带肋角钢和预应力钢绞线提供的承载力。作为优选，步骤2中，带肋角钢提供的承载力may按照下式计算：式中，χ--带肋角钢承载力增大系数，单肋取2，双肋取3；fay、fa'y--分别为无肋角钢受拉、受压屈服承载力，可根据已公开的技术手段确定；h、b--分别为梁截面高度、宽度；x--梁端混凝土受压区高度；ta--带肋角钢厚度；σp--带肋角钢屈服时，预应力钢绞线的有效预应力；ap--预应力钢绞线的面积；α1--参数，参照混凝土规范，根据混凝土强度取值；fc--混凝土轴心抗压强度；ep--预应力钢绞线弹性模量；k0--无肋角钢初始刚度，可根据已公开的技术手段确定；lt--预应力钢绞线锚固长度。作为优选，所述步骤2中，预应力钢绞线提供的承载力mp按照下式计算：为了验证公式的的准确性，将公式(ⅰ)确定的后张无粘结带肋角钢装配式框架节点屈服承载力与试验结果对比，如表1所示。结果表明该计算方法的计算结果与试验结果一致性较好，计算精度高，最大误差不超过11％；公式(ⅰ)形式简单，概念清晰，避免了复杂的迭代计算，方便工程设计人员对该类型连接进行设计计算。表1理论计算与试验结果比较构件编号试验值/kn理论值/kn最大误差/％pthp169.98/70.0462.59-10.64pthp253.63/59.8655.66-7.02pthp358.99/60.6361.293.90说明：试验值分为正向、反向加载2种工况。有益效果：本发明提供了一种后张带肋角钢装配式框架节点屈服承载力的计算方法，能够方便地计算该节点的屈服承载力。本方法中提出的屈服承载力的计算方法适用于采用后张法装配的预应力混凝土框架节点。本方法中提出的计算方法，形式简单，概念清晰，计算精度高，最大误差不超过11％。本方法能够简便直接地对后张无粘结带肋角钢装配式框架节点屈服承载力进行确定，有利于促进采用后张法装配的预应力混凝土框架的应用和推广。附图说明图1是本发明涉及的典型后张无粘结带肋角钢装配式框架节点。图2是本发明涉及的典型后张无粘结带肋角钢装配式框架节点变形示意图。具体实施方案下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。如图1-2所示，以某典型后张无粘结带肋角钢装配式框架节点为例，其屈服承载力my：my＝may+mp(ⅰ)式中，may、mp--分别为带肋角钢1和预应力钢绞线2提供的承载力。式(ⅰ)中，带肋角钢1提供的承载力may按照下式计算：式中，χ--带肋角钢1承载力增大系数，单肋取2，双肋取3；fay、f′ay--分别为无肋角钢受拉、受压屈服承载力；fay＝(0.035ta+0.74)vp；vp--为无肋角钢塑性剪力(屈服荷载)，可由下式得到：式中lg2--为无肋角钢竖肢螺母下边缘至角钢起弧点的距离；v0--为无肋角钢纯剪切抗力；f′ay＝0.1fayaa≤cas式中fay--为无肋角钢的屈服强度；aa--为无肋角钢水平肢截面面积；cas--为无肋角钢与梁的接触面发生相对滑移时板件间的摩擦力；h、b--分别为梁截面高度、宽度；x--梁端混凝土受压区高度；ta--带肋角钢1厚度；σp--带肋角钢1屈服时，预应力钢绞线的有效预应力；ap--预应力钢绞线2的面积；α1--参数，参照混凝土规范，根据混凝土强度取值；fc--混凝土轴心抗压强度；ep--预应力钢绞线2弹性模量；k0--无肋角钢初始刚度，可由弹性理论公式获得：式中弯曲刚度剪切刚度其中ia为无肋角钢截面惯性矩；cθ为计算参数；g为无肋角钢竖肢计算长度；lt--预应力钢绞线2锚固长度。预应力钢绞线2提供的承载力mp按照下式计算：以上结合附图对本发明专利的实施方式做出详细说明，但本发明专利不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明专利的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明专利的保护范围内。当前第1页12