鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)及設(shè)計(jì)方法的研究.pdf

1、鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)考慮二階效應(yīng)的理論認(rèn)識對工程設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。雖然各國學(xué)術(shù)界近年來在二階效應(yīng)理論研究方面已取得諸多關(guān)鍵性進(jìn)展，但針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在這一領(lǐng)域仍有一系列重要問題有待澄清，以便進(jìn)一步改進(jìn)目前從理論上尚不完全確切的設(shè)計(jì)概念和經(jīng)驗(yàn)性過強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法。本論文在我國國家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》本輪修訂需要的推動下，對這一領(lǐng)域若干有待解決的問題進(jìn)行了分析和試驗(yàn)研究，取得了以下有一定學(xué)術(shù)進(jìn)展和創(chuàng)新性的研究成果：

2、 (1)根據(jù)國內(nèi)外對框架結(jié)構(gòu)中的P-δ效應(yīng)規(guī)律至今仍缺乏深入研究的現(xiàn)狀，利用解析法和數(shù)值法對P-δ效應(yīng)附加變形及附加內(nèi)力的規(guī)律，特別是P-δ效應(yīng)對柱端彎矩的影響規(guī)律以及附加彎矩零點(diǎn)之間距離的變化規(guī)律作了較全面、深入的研究，徹底改變了以往以兩端鉸支不等偏心矩柱的P-δ效應(yīng)規(guī)律充當(dāng)框架柱P-δ效應(yīng)規(guī)律的不應(yīng)再容許的狀況，從而還給框架結(jié)構(gòu)P-δ效應(yīng)規(guī)律一個(gè)真實(shí)的理論原形。在此基礎(chǔ)上還為新一輪修訂的我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》提出了到目前為止仍

3、為缺口的考慮P-δ效應(yīng)的C<,m>η-ι<,0>設(shè)計(jì)建議方法。 (2)在各國設(shè)計(jì)規(guī)范中首次為有側(cè)移框架考慮P-△效應(yīng)影響的η<,s>-ι<,0>法在使用η<,s>的曲率表達(dá)式的前提下提出了能考慮層效應(yīng)特征和引起結(jié)構(gòu)側(cè)移彎矩作用下的非彈性曲率增量特征的概念準(zhǔn)確且又簡便易行新一代η<,s>-ι<,0>法建議方案，經(jīng)對比分析表明，它的精確性已達(dá)到考慮二階效應(yīng)的彈性結(jié)構(gòu)分析法的同等精度。 (3)通過結(jié)構(gòu)二階分析，對以高層建筑常用

4、的剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—核心筒結(jié)構(gòu)以及內(nèi)筒—外框筒結(jié)構(gòu)歸納出的模型結(jié)構(gòu)的P-△效應(yīng)規(guī)律作了較詳細(xì)的考察，首次從理論上對各類模型結(jié)構(gòu)的P-△效應(yīng)、內(nèi)力及變形變化規(guī)，律作了解釋，獲得了一些至今在已查詢到的國內(nèi)外研究成果中尚未見報(bào)導(dǎo)的分析研究成果。揭示了我國設(shè)計(jì)規(guī)程這些結(jié)構(gòu)中目前使用的整體增大系數(shù)法存在的不足，并提出了重要改進(jìn)建議。同時(shí)對在這些高層建筑結(jié)構(gòu)的框架部分中能否使用η<,s>-ι<,0>法或?qū)釉龃笙禂?shù)法做出了判斷。

5、 (4)通過對有吊車工業(yè)廠房變階柱平面排架荷載工況細(xì)致分析和控制工況下排架的二階分析，揭示了這類排架柱中二階效應(yīng)的真實(shí)變化規(guī)律和我國設(shè)計(jì)規(guī)范沿用多年的前蘇聯(lián)排架柱等效長度取值存在的嚴(yán)重不足，給出了理論解釋和排架柱等效長度取值的合理建議。指出了國內(nèi)結(jié)構(gòu)力學(xué)界在建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析中廣泛應(yīng)用的通過初參數(shù)法和其它整體穩(wěn)定分析方法確定結(jié)構(gòu)壓桿等效長度的做法存在的概念性失誤，并給出了糾正了上述概念失誤的初參數(shù)法。 (5)采用構(gòu)件折減剛度考

6、慮二階效應(yīng)的彈性有限元法是新納入中國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)方法，該方法的準(zhǔn)確程度主要依賴構(gòu)件折減剛度取值的合理性。鑒于該規(guī)范尚缺乏確定排架柱相應(yīng)折減剛度的分析研究成果，本文以單跨工業(yè)廠房變階排架柱為研究對象，通過對一系列典型排架結(jié)構(gòu)算例進(jìn)行最不利荷載條件下的非彈性有限元全過程模擬，并以采用折減剛度的彈性二階分析所得柱頂側(cè)向位移與非彈性有限元模擬的柱頂位移等效為條件，選定了適用于排架柱的剛度折減系數(shù)后，再以所選剛度折減