一种三明治墙板初始刚度的计算方法技术

本发明专利技术属于装配式混凝土结构领域，具体涉及一种三明治墙板初始刚度的计算方法，所述三明治墙板包括外叶板、内叶板以及设置在外叶板、内叶板之间的夹芯层，所述外叶板、内叶板均由装载有钢筋的混凝土制成，包括如下步骤：S1、将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土；S2、获得外页板的受压区高度x

A method for calculating the initial stiffness of sandwich panel

【技术实现步骤摘要】
一种三明治墙板初始刚度的计算方法
本专利技术属于装配式混凝土结构领域，具体涉及一种三明治墙板初始刚度的计算方法。
技术介绍
装配式混凝土结构采用标准化设计、工厂化制造、装配化施工、信息化管理等手段，以预制构件为主要受力构件经现场装配而成的混凝土结构。近年来，国家大力推广发展装配式混凝土建筑，装配式混凝土结构得到长足发展。然而预制构件的力学性能和构件连接仍然是装配式建筑安全发展的关键。抗弯刚度是材料、构件或结构在外力作用下抵抗变形的能力，抗弯刚度计算，是对材料制成的构件进行变形(即挠度)控制的依据。三明治墙板是装配式混凝土结构的常用围护结构，不仅要保证保温隔热性能合格，还要保证其在水平地震作用及风荷载作用引起的平面外抗弯性能合格。能否准确获得三明治墙板的初始抗弯刚度决定着后续结构计算是否可以获取符合实际的结果。目前国内装配式混凝土结构的发展势头良好，国家也出台了相关的扶持政策，全国各地都在大力发展装配式混凝土结构。但是装配式混凝土结构的基础研究仍有不足，特别是三明治墙板由于在我国应用时间不长，十分缺乏相关的理论基础研究，绝大多数结构性能只能依靠力学试验获得，而力学试验不仅试验周期长，还需要消耗大量的人力物力，且试验结果仅能用于与试验试件尺寸参数相同或相近的构件，并不具有普遍性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种三明治墙板初始刚度的计算方法，为三明治墙板的抗弯性能计算提供了新方法，解决了三明治墙板复合抗弯刚度无理论计算的不足，并为装配式结构后续力学计算提供了准确的数据。本专利技术提供了如下的技术方案：一种三明治墙板初始刚度的计算方法，所述三明治墙板包括外叶板、内叶板以及设置在外叶板、内叶板之间的夹芯层，所述外叶板、内叶板均由装载有钢筋的混凝土制成，包括如下步骤：S1、将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土；S2、获得外叶板的受压区高度x外、内叶板的受压区高度x内；S3、获得外叶板的等效惯性矩I外、内叶板的等效惯性矩I内；S4、通过如下公式获得三明治墙板的初始刚度，初始刚度＝EcI外+EcI内其中，Ec为混凝土的弹性模量。优选的，所述S1中，通过如下公式将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土，外叶板受压区钢筋换算公式：A'外＝nA's外A’外表示外叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s外表示外叶板受压区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；外叶板受拉区钢筋换算公式：A外＝nAs外A外表示外叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As外表示外叶板受拉区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；内叶板受压区钢筋换算公式：A'内＝nA's内A’内表示内叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s内表示内叶板受压区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；内叶板受拉区钢筋换算公式：A内＝nAs内A内表示内叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As内表示内叶板受拉区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比。优选的，所述S2中，通过如下公式获得外叶板受压区高度x外，其中，b外表示外叶板混凝土截面的宽，h外表示外叶板混凝土截面的高；A’外表示外叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s外表示外叶板受压区钢筋面积，a’s外表示外叶板受压区钢筋形心到受压区混凝土边缘的垂直距离，A外表示外叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As外表示外叶板受拉区钢筋面积，h0外表示外叶板受压区混凝土边缘到受拉区钢筋形心的垂直距离。优选的，所述S2中，通过如下公式获得内叶板受压区高度x内，其中，b内表示内叶板混凝土截面的宽，h内表示内叶板混凝土截面的高；A’内表示内页板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s内表示内叶板受压区钢筋面积，a’s内表示内叶板受压区钢筋形心到受压区混凝土边缘的垂直距离，A内表示内叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As内表示内叶板受拉区钢筋面积，h0内表示内叶板受压区混凝土边缘到受拉区钢筋形心的垂直距离。优选的，所述S3中，通过如下公式获得外叶板等效后的惯性矩I外，I外＝I外1+I外2+I外3I外2＝(A'外-A's外)(x外-a's外)2I外3＝(A外-As外)(h0外-x外)2其中，I外1表示等效前外叶板混凝土截面的惯性矩，I外2表示外叶板受压区钢筋换算成等效的混凝土后附加截面的惯性矩，I外3表示外叶板受拉区钢筋换算成等效的混凝土后附加截面的惯性矩；b外表示外叶板混凝土截面的宽，h外表示外叶板混凝土截面的高，x外表示外叶板受压区高度；A’外表示外叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s外表示外叶板受压区钢筋面积，a’s外表示外叶板受压区钢筋形心到受压区混凝土边缘的垂直距离；A外表示外叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As外表示外叶板受拉区钢筋面积，h0外表示外叶板受压区混凝土边缘到受拉区钢筋形心的垂直距离。优选的，所述S3中，通过如下公式获得内叶板等效后的惯性矩I内，I内＝I内1+I内2+I内3I内2＝(A'内-A's内)(x内-a's内)2I内3＝(A内-As内)(h0内-x内)2其中，I内1表示等效前内叶板混凝土截面的惯性矩，I内2表示内叶板受压区钢筋换算成等效的混凝土后附加截面的惯性矩，I内3表示内叶板受拉区钢筋换算成等效的混凝土后附加截面的惯性矩；b内表示内叶板混凝土截面的宽，h内表示内叶板混凝土截面的高，x内表示内叶板受压区高度；A’内表示内页板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s内表示内叶板受压区钢筋面积，a’s内表示内叶板受压区钢筋形心到受压区混凝土边缘的垂直距离；A内表示内叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As内表示内叶板受拉区钢筋面积，h0内表示内叶板受压区混凝土边缘到受拉区钢筋形心的垂直距离。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出了一种三明治墙板抗弯刚度的计算方法，通过理论计算得到了三明治墙板的初始刚度，为装配式结构的后续计算提供了理论的依据。2、本专利技术通过将三明治墙板中的钢筋等效换算成混凝土，且省略了刚度远远小于混凝土的EPS板，使得的所需的计算步骤更加精简，计算过程更加简便。3、本专利技术弥补了三明治墙板抗弯理论计算方法的不足，避免了三明治墙板的初始刚度只能通过试验获取，节约了传统力学试验所需消耗的人力、物力和财力。附图说明图1是三明治墙板初始刚度计算方法的流程图；图2是三明治墙板的结构示意图；图3是等效换算前、后三明治墙板截面的示意图；图4是三明治墙板截面的内力示意图，其中b代表b内或者b外、h代表h内或者h外、x代表x内或者x外、A’代表A’内或者A’外、A’s代表A’s内或者A’s外、a’本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三明治墙板初始刚度的计算方法，所述三明治墙板包括外叶板、内叶板以及设置在外叶板、内叶板之间的夹芯层，所述外叶板、内叶板均由装载有钢筋的混凝土制成，/n其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土；/nS2、获得外叶板的受压区高度x

【技术特征摘要】
1.一种三明治墙板初始刚度的计算方法，所述三明治墙板包括外叶板、内叶板以及设置在外叶板、内叶板之间的夹芯层，所述外叶板、内叶板均由装载有钢筋的混凝土制成，
其特征在于，包括如下步骤：
S1、将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土；
S2、获得外叶板的受压区高度x外、内叶板的受压区高度x内；
S3、获得外叶板的等效惯性矩I外、内叶板的等效惯性矩I内；
S4、通过如下公式获得三明治墙板的初始刚度，
初始刚度＝EcI外+EcI内
其中，Ec为混凝土的弹性模量。


2.根据权利要求1所述的一种三明治墙板初始刚度的计算方法，其特征在于，所述S1中，通过如下公式将外叶板、内叶板中的钢筋换算成等效的混凝土，
外叶板受压区钢筋换算公式：
A'外＝nA's外
A’外表示外叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s外表示外叶板受压区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；
外叶板受拉区钢筋换算公式：
A外＝nAs外
A外表示外叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As外表示外叶板受拉区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；
内叶板受压区钢筋换算公式：
A'内＝nA's内
A’内表示内叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s内表示内叶板受压区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；
内叶板受拉区钢筋换算公式：
A内＝nAs内
A内表示内叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As内表示内叶板受拉区钢筋面积，n表示钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比。


3.根据权利要求1所述的一种三明治墙板初始刚度的计算方法，其特征在于，所述S2中，通过如下公式获得外叶板受压区高度x外，



其中，b外表示外叶板混凝土截面的宽，h外表示外叶板混凝土截面的高；A’外表示外叶板受压区钢筋换算成等效混凝土的面积，A’s外表示外叶板受压区钢筋面积，a’s外表示外叶板受压区钢筋形心到受压区混凝土边缘的垂直距离，A外表示外叶板受拉区钢筋换算成等效混凝土的面积，As外表示外叶板受拉区钢筋面积，h0外表示外叶板受压区混凝土边缘到受拉区钢筋形心的垂直距离。


4.根据权利要求1所述的一种三明治墙板初始刚度的计算方法，其特征在于，所述S2中，通过如下公式获得内叶板受压区高度x内，



其中，b...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春风，叶昕，曾超，周磊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34