DOI: 10.5281/zenodo.17633330
title: 装配式 H 型钢组合墙柱受剪稳定性能预测高通量数据库(High-throughput dataset for stability and data-driven design of Prefabricated H-shaped Steel Column-Walls, PHSWCs)

description: 本数据集由任利剑(河海大学 土木与交通学院 博士研究生;内蒙古工业大学 土木工程学院 讲师)在其博士学位论文《装配式 H 型钢组合墙柱滞回与稳定性能的多参数耦合机理及数据驱动设计方法研究》(河海大学,2025)中系统构建,重点支撑论文 第六章装配式H型钢组合墙柱受剪性能与智能预测方法 的全部核心结论。依托 Python–ABAQUS 自动化仿真平台,数据集围绕装配式 H 型钢组合墙柱(PHSWC)的 剪切弹性屈曲与极限承载力 问题开展高通量参数扫描,累计生成 约 200,000 条样本记录。单条样本同时给出:几何与连接参数(如 B、H、L、T1、T2、n、螺栓间距与直径等)、有限元设置(网格尺度、摩擦系数、初始缺陷幅度与类型)、以及多模态响应指标(弹性屈曲特征值/特征向量、不同模态的临界荷载与非线性极限承载力、规范化量纲一指标等)。便于直接用于 机器学习建模(AutoML/集成学习/符号回归)、参数敏感性与阈值识别、以及 规范条文的适用性评估与修正。

为确保数据质量与可复现性,数据构建历时近一年,遵循以下流程与控制要点:





参数全域覆盖与分层取样:在几何比例、螺栓刚度/间距、接触摩擦与初始缺陷等 12 维参数空间内进行分层抽样与边界加密;




网格与收敛性校核:对代表性工况实施网格敏感性与解收敛检验,确保屈曲模态与承载力指标稳定;




多源对比验证:弹性阶段与论文理论模型(第 4–5 章)对比误差控制在工程可接受范围;选取子集与高精度有限元及文献基准比对;




数据清洗与一致性检查:剔除异常/非收敛样本;统一单位体系与字段命名;提供变量词典与示例脚本,保证一键复现论文第 6–8 章图表与指标。



本数据集的目标是为该领域提供 开放、规范、可扩展 的基准数据与验证平台,降低重复建模成本,促进从 机理分析—数据驱动—规范协同 的一体化研究与工程转化。数据链接已列入学位论文,欢迎评审专家与同行查阅使用;也诚挚期待反馈与合作,以持续完善与扩展本数据库的覆盖边界与工程适用性。数据结构说明

1)数据汇总.xlsx — 汇总数据表(Master Table)包含论文第 6章全部算例的结构化记录,每行对应一个算例;字段涵盖几何与连接参数(如 A/H, B, C/T1, D/T2, L, E/n, F, BoltD, BoltB, pbol, sfricn)、网格与缺陷设置(meshsz, meshszb, Imperfectfactor/Type)、加载与控制标志(cf1f, cf2f, cf3f)以及响应指标(EigenValue, Pcf1f–Pcf3f, Pucf1f–Pucf3f, yfsn/yfss, yusn/yuss, type 等)。可直接用于统计分析与机器学习建模。

2)1-4四种类型截面压缩文件夹.zip — 可视化与历程数据(Visuals & Histories)压缩包中按算例输出四类文件(同一算例以相同的参数前缀 printname 对应):





(a) 弹性屈曲位移场(CSV):Elasticdata{printname}.csv来源于 Buckle 步(Step-1)第 1 帧(第一阶特征模态)的结点场输出,含 U/UR(位移/转角)模值与分量;位置=NODAL。用于重建/校核第一阶模态形。




(b) 弹性屈曲模态图(TIFF):Elastic{printname}.tiffBuckle 步第 1 帧的“等值云图+变形放大”快照,白底;用于直观看整体/局部/剪切/混合趋势。




(c) 弹塑性载荷—位移历程(CSV):Plastic{printname}.csv静力 Riks 步(StaticRiksStep)在顶端参考点 TTPOINT 的 XY 报表,包含 RF/RM/U/UR(模值与各分量)随步历程,可直接绘制 P–Δ 曲线、识别屈曲/屈服/极限点。




(d) 弹塑性最终状态图(TIFF):Plastic{printname}.tiffRiks 步终止帧的“等值云图+变形形态”快照(已请求 S/PE/PEEQ/LE/U/RF/CF 场量),展示后屈曲/极限形态,与 (c) 的曲线相互印证。





命名规则 / Naming:Elastic[或Plastic]{printname}.[csv|tiff],其中 printname = A{H}B{B}C{t1}D{t2}L{L}E{n}F{F}BoltD{BoltD}BoltB{BoltB}sfricn{…}pbol{…}yfss{…}yusn{…}meshsz{…}cf1f{…}cf2f{…}cf3f{…}nodedeform{…}。示例:ElasticA1000B300C19.0D36.0L3000E5F4BoltD20...tiff。单位 / Units:长度 mm,力 N(或 kN,依标注),应力 MPa,位移 mm,转角 rad。一一对应 / Cross-reference:相同 printname 的四个文件代表同一算例:Elastic(模态 CSV+图)与 Plastic(历程 CSV+终态图)可交叉验证。


 
description: 主要内容与变量说明








序号
字段名
含义
单位 / 取值范围




1
B
单根 H 型钢翼缘宽度(Flange width)
mm(50–200)


2
H
H 型钢腹板高
mm(200–800)


3
L
构件高度(Overall column height)
mm(500–4000)


4
T1
腹板厚度(Web thickness)
mm(5–25)


5
T2
翼缘厚度(Flange thickness)
mm(5–30)


6
n
组合数量(多少个H型钢组成)
1–5


7
pbol
螺栓预紧力(仅针对螺栓拼接构建有效,其他类型截面为占位符)
80-280MPa


8
BoltD
螺栓直径
mm(M20 通常)


9
BoltB
螺栓布置宽度方向边距(Bolt edge spacing)
mm


10
sfricn
接触摩擦系数(Surface friction coefficient)
0.3,0.35,0.4,0.45


11
Imperfectfactor
初始几何缺陷放大系数(Imperfection amplitude factor)
0.001–0.01(以构件高为基准)


12
meshsz
网格尺寸(Average finite-element mesh size)
mm(5–180)


13
F
拼接螺栓数量(仅对螺栓连接截面有效)
1-10


14
cf1f, cf2f, cf3f
三个方向的单位荷载,与ABAQUS建模一致,1面外,2面内,3轴向
无量纲


15
Pcf1f, Pcf2f, Pcf3f
弹塑性屈曲荷载对应123三个方向
N


16
Pcf1ff, Pcf2ff, Pcf3ff
弹塑性屈曲荷载对应123三个方向(与15一个意思,但由于屈曲有随机性,所以代表了一个方向上的的正负,比如1正方向和1负方向)
N


17
Pucf1f, Pucf2f, Pucf3f
极限承载力对应123三个方向(实际上就是综合考虑15和16的取值之后)
N


18
EigenValue
特征值分析得到的弹性屈曲特征值
无量纲


19
yfsn, yfss, yusn, yuss
材料屈服强度(yfss)等材料参数
MPa


20
Type
构件类型(1整体截面,2分离界面,3螺栓连接截面)
无量纲,分类参数