问题描述:
为何刚性隔板对扭转屈曲因子会产生影响?
解答:
下方为三个示例模型:
模型一(左):常规模型,剪力墙与楼板均无修正。
模型二(中):对楼板使用刚性隔板。
模型三(右):将楼板刚度进行放大,F11、F12、F22放大1000倍,使楼板刚度极大,用于近似模拟刚性隔板。
图1 对比模型示意
计算后,得到如下计算结果:
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使用刚性隔板的结构,第一屈曲模态为扭转屈曲。
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常规模型与加强楼板模型的第一阶屈曲均为平动屈曲,但加强楼板模型的屈曲因子略大。
图2 第一阶屈曲模态(屈曲因子538)
图3 第四阶屈曲模态(屈曲因子589)
图4 第七阶屈曲模态(屈曲因子602)
出现上述现象的原因有二:
1、横向的压力会引发墙的面外失稳,进而导致整体的扭转屈曲,有隔板或加强楼板的结构会引起墙显著的横向压力。
图5 墙体横向压力
2、楼板的受拉钢化,会抵消掉墙体横向压力引起的P-Δ效应,所以加强楼板的模型的扭转屈曲被推迟。带有隔板结构楼板不会产生拉应力,同时又有较大的墙体横向压力,所以会过早出现扭转屈曲。
图6 楼板应力
解决办法:通常情况下,屈曲因子可以使用准刚性隔板模型计算,这样能更加真实的反映结构的情况。如果因为某些计算要求而必须要使用刚性隔板时,可以将墙体材料的泊松比设为0,这样将不会出现墙体横向压力,也可以避免扭转屈曲的过早出现。