考慮排架結(jié)構(gòu)二階效應的設(shè)計方法研究.pdf

1、本論文選題來源于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》2010版的后續(xù)研究項目，主要為新一輪《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)排架結(jié)構(gòu)二階效應設(shè)計方法的修訂提供參考依據(jù)。本文是在團隊以往對鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)二階效應研究基礎(chǔ)上的進一步探索，關(guān)注點主要集中在以下兩個方面：一是認識到現(xiàn)行規(guī)范排架結(jié)構(gòu)二階效應設(shè)計方法0?-l法存在缺陷，在考察了實際工程中的鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)二階效應的規(guī)律的基礎(chǔ)上力求完善考慮排架結(jié)構(gòu)二階效應的傳統(tǒng)分析法0?-l法；二是考慮排架結(jié)構(gòu)的二

2、階效應本應該是在結(jié)構(gòu)分析中解決的問題，由于材料非線性的影響使得分析過程實現(xiàn)起來較為繁瑣，因此現(xiàn)行鋼筋混凝土規(guī)范的思路是把排架結(jié)構(gòu)的二階效應問題放在截面設(shè)計中考慮，這是基于目前分析手段的權(quán)宜之計。借用美國ACI318規(guī)范的思想，考慮剛度折減的彈性二階分析法將會是解決排架結(jié)構(gòu)二階效應問題的根本出路。當前各國設(shè)計規(guī)范中柱類構(gòu)件剛度折減系數(shù)的取值規(guī)定主要是根據(jù)若干框架結(jié)構(gòu)分析結(jié)果確定的，因此在某種意義上只能算作框架柱類構(gòu)件的剛度折減系數(shù)，本文以

3、此為突破口，展開對排架柱的剛度折減系數(shù)的研究，以驗證“折減剛度法”應用于排架結(jié)構(gòu)的有效性。研究工作取得的進展主要有以下幾個方面：
　?。?）在2012版荷載規(guī)范取消荷載基本組合簡化規(guī)則的情況下，從排架結(jié)構(gòu)的千余種可能荷載組合中篩選出了二十來種對排架結(jié)構(gòu)最不利的荷載組合工況，總結(jié)了排架結(jié)構(gòu)的二階效應規(guī)律及影響因素。
　?。?）參照框架柱計算長度推導中的“分離桿件法”的處理方式，將排架柱的上下柱作為相互約束的構(gòu)件分別獨立出來，通

4、過定義排架柱臨界失穩(wěn)狀態(tài)，得到了與彎矩增大系數(shù)?相配套的排架柱計算長度l0，進而提出了概念正確的考慮排架結(jié)構(gòu)二階效應的設(shè)計方法0?-l法。
　　（3）原有排架結(jié)構(gòu)非線性分析時大多采用的是SAP2000中的PMM自動耦合鉸模型，這種基于FEMA356容許準則的PMM自動耦合鉸模型是一種剛-塑性鉸，它模擬的是結(jié)構(gòu)屈服后的塑性變形性能，不能模擬屈服前由于混凝土的受拉開裂和鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移引起的結(jié)構(gòu)塑性變形，但PMM纖維鉸模型則可以根

5、據(jù)材料的單軸本構(gòu)模型和應變平截面假定計算得到截面軸力-軸向應變和兩正交方向的彎矩-曲率關(guān)系，從而有效考慮混凝土受拉開裂引起的剛度損失。因此本文在排架結(jié)構(gòu)非線性分析時采用了SAP2000中基于材料模型的PMM纖維鉸單元，通過試驗的模擬分析，PMM纖維鉸模型確實能獲得比PMM自動耦合鉸模型更好的精度水準。
　?。?）利用改進的非線性分析方法對68個單跨和雙跨排架結(jié)構(gòu)算例進行非線性二階分析和彈性二階分析，并引入剛度折減系數(shù)考慮材料非線性