鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)及其設(shè)計(jì)方法.pdf

1、現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)排架結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)設(shè)計(jì)方法依然是以經(jīng)驗(yàn)成分為主的η?ι0法，在有理論瑕疵且缺乏有效分析驗(yàn)證的情況下歷經(jīng)五十年未做修訂。本論文為《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010中二階效應(yīng)設(shè)計(jì)方法的遺留問題的后續(xù)研究工作的一方面，旨在為新一輪《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)排架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的修訂提供參考依據(jù)。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，考慮排架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的η?ι0法已悄然成為一種老舊的設(shè)計(jì)方法，但

2、仍有必要澄清其中所蘊(yùn)含的二階效應(yīng)本質(zhì)，給出等效長度ι0的合理取值，達(dá)到完善η?ι0設(shè)計(jì)方法的目的。與此同時(shí)，美國規(guī)范有關(guān)二階效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法已相當(dāng)成熟并被各國工程界采納，因此我們有必要借鑒美國規(guī)范的設(shè)計(jì)理念，通過折減剛度考慮材料非線性，引入考慮剛度折減的彈性二階分析方法，從而在結(jié)構(gòu)分析層面上解決二階效應(yīng)問題，將二階效應(yīng)計(jì)算還原到結(jié)構(gòu)分析中，改變以往規(guī)范只能在截面承載力設(shè)計(jì)中考慮二階效應(yīng)不利影響的做法。基于以上原因，本論文展開系列研究工作并

3、取得以下研究成果：
　?。?）闡明美國《ACI318-14》規(guī)范有關(guān)二階效應(yīng)附加作用的設(shè)計(jì)思想和指導(dǎo)準(zhǔn)則，分析美國規(guī)范提出關(guān)于有側(cè)移和無側(cè)移結(jié)構(gòu)的彎矩增大系數(shù)法。同時(shí)，論證我國適用于排架結(jié)構(gòu)的η?ι0法的合理性，并利用彎矩增大系數(shù)η的軸力表達(dá)式反算等效長度ι0。
　?。?）以國家標(biāo)準(zhǔn)圖集為參考，在團(tuán)隊(duì)之前的單跨排架結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出108個(gè)具有典型實(shí)際工程意義的兩跨排架結(jié)構(gòu)。分析排架結(jié)構(gòu)承受的各類荷載及其作用方式，按照

4、新版荷載規(guī)范進(jìn)行荷載組合并通過彈性二階分析結(jié)果確定各個(gè)截面對應(yīng)的最不利荷載組合。
　?。?）對108個(gè)兩跨排架算例在各柱段對應(yīng)的最不利荷載組合下進(jìn)行彈性一階和彈性二階分析，求出對應(yīng)的彎矩增大系數(shù)η和等效長度ι0。通過控制單一變量的方法，考察跨度、吊車噸位、風(fēng)荷載和上下柱高比β對各柱段二階效應(yīng)附加作用的影響規(guī)律并闡明原因。
　?。?）歸納總結(jié)所有兩跨排架算例中各柱段對應(yīng)的彎矩增大系數(shù)η和等效長度ι0的分布規(guī)律，兼顧效率和精度之

5、間的平衡關(guān)系，提出具有工程實(shí)用性的等效長度系數(shù)取值建議：邊柱上柱取3.5；邊柱下柱取2.7；中柱上柱取1；中柱下柱取1.7。同時(shí)，從概念上闡釋等效長度l0與現(xiàn)行規(guī)范取值間的關(guān)系，達(dá)到澄清和完善η?ι0法的目的。
　?。?）闡明排架結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)下表現(xiàn)出的材料非線性與幾何非線性特征。對兩跨排架結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性二階分析，對比彈性二階與非線性二階的分析結(jié)果，參考美國規(guī)范通過折減剛度考慮材料非線性的方法，以結(jié)構(gòu)整體二階效應(yīng)等效為前提