鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)二階效應及其設計方法.pdf

1、現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》有關(guān)排架結(jié)構(gòu)的二階效應設計方法依然是以經(jīng)驗成分為主的η?ι0法，在有理論瑕疵且缺乏有效分析驗證的情況下歷經(jīng)五十年未做修訂。本論文為《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010-2010中二階效應設計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)設計規(guī)范》有關(guān)排架結(jié)構(gòu)二階效應的修訂提供參考依據(jù)。
　　隨著計算機技術(shù)被廣泛應用于工程設計，考慮排架結(jié)構(gòu)二階效應的η?ι0法已悄然成為一種老舊的設計方法，但

2、仍有必要澄清其中所蘊含的二階效應本質(zhì)，給出等效長度ι0的合理取值，達到完善η?ι0設計方法的目的。與此同時，美國規(guī)范有關(guān)二階效應的設計方法已相當成熟并被各國工程界采納，因此我們有必要借鑒美國規(guī)范的設計理念，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問題，將二階效應計算還原到結(jié)構(gòu)分析中，改變以往規(guī)范只能在截面承載力設計中考慮二階效應不利影響的做法。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)二階效應附加作用的設計思想和指導準則，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，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的軸力表達式反算等效長度ι0。
　?。?）以國家標準圖集為參考，在團隊之前的單跨排架結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上，設計出108個具有典型實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)范進行荷載組合并通過彈性二階分析結(jié)果確定各個截面對應的最不利荷載組合。
　?。?）對108個兩跨排架算例在各柱段對應的最不利荷載組合下進行彈性一階和彈性二階分析，求出對應的彎矩增大系數(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、風荷載和上下柱高比β對各柱段二階效應附加作用的影響規(guī)律并闡明原因。
　　（4）歸納總結(jié)所有兩跨排架算例中各柱段對應的彎矩增大系數(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，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)整體二階效應等效為前提