对混凝土规范ρ-δ效应设计方法及复杂框架结构二阶效应设计方法的研究

发布时间：2017-10-22 07:19

  本文关键词：对混凝土规范ρ-δ效应设计方法及复杂框架结构二阶效应设计方法的研究

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【摘要】：二阶效应问题是结构中普遍存在的力学现象,在进行结构设计时,二阶效应对结构内力和变形的影响不容忽视。就钢筋混凝土结构而言,从理论上不断地加强对二阶效应规律的认识并将其运用于工程设计,具有重要的实际意义。近年来,学术界对结构中二阶效应问题的理论研究已取得了诸多进展,但针对钢筋混凝土结构的特点,在这一领域仍存在着不少问题有待深入研究,并期待着其研究成果能为工程设计提供指导和服务。我国《混凝土结构设计规范》在考虑二阶效应问题方面,从2002版至2010版,已经逐步建立起了一套较为完善的理论体系和设计方法可供工程界参考,其中许多内容的研究成果已与世界范围内的最新进展同步。随着本研究团队相关工作的推进,本论文作者在对现行规范有关二阶效应条文相关内容部分进行深入思考后发现,规范在有关二阶效应问题设计方法的以下几个方面仍然值得研究:1)规范第6.2.3条对不需要考虑计算ρ-δ效应界限的思路和方法上尚存不够全面的情况;2)偏心受压杆件在二阶内力分析阶段和截面设计阶段考虑附加偏心距的思路不清晰;3)对于实际工程中仍会经常遇到的复杂结构,如错层框架和包含越层柱的结构,目前的规范和商业软件(以PKPM为例)仍然没有明确提供简便有效的方法可供考虑计算其二阶效应问题。鉴于上述问题及现行规范中考虑二阶效应相关条文存在的不足,有必要对其进行深入的分析和研究,以完善规范中有关混凝土框架结构二阶效应的设计方法,为工程设计提供依据。本文作者通过对上述问题的系统研究和计算分析,取得了以下有一定意义的研究成果:(1)在深入理解ρ-δ效应基本规律以及m nsC-η法求解ρ-δ效应基本思路的基础上,结合我国现行规范考虑不需要计算ρ-δ效应界限的方法,指出了在确定计算界限条件时存在的不足。通过改进计算方法和系列算例分析,给出了对计算界限的调整建议。此部分研究成果可供下一轮规范修订参考。(2)通过对现行规范GB50010-2010有关二阶效应条文相关内容部分的梳理,发现规范在对偏心受压构件进行二阶内力分析阶段及截面设计阶段,其考虑附加偏心距时存在思路不一,有待统一理清的问题。根据偏心受压构件考虑附加偏心距的出发点,结合对二阶效应规律的认识,提出了在内力分析阶段统一考虑附加偏心距的思路。在此基础上,对规范相关条文提出了调整意见,可供下一轮规范修订参考。(3)针对实际工程设计中存在的包含越层柱的复杂结构,根据本团队杨光磊提出的基于构件实际约束状态的独立杆件分析法,结合系列算例分析,求解得到了任意约束条件下越层柱的计算长度系数;在基于传统0η-l法的基础上,提出了计算复杂结构越层柱二阶效应的简化方法,可供工程设计人员参考。(4)在对错层框架结构进行不同荷载工况下的弹性二阶分析的基础上,得到了错层框架柱的受力特点及其二阶效应基本规律,提出了错层部分可以按照水平荷载作用方向一侧的楼层定义错层结构错层柱的方法。在基于构件实际约束状态的独立杆件分析法和求解越层柱二阶效应计算长度系数方法的基础上,提出了针对错层框架的二阶效应实用计算方法,可供工程设计人员参考。
【关键词】：二阶效应 越层柱 错层结构 等效计算长度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.4
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-12
• 主要符号12-13
• 1 绪论13-27
• 1.1 二阶效应的基本规律及主要设计方法简述13-19
• 1.1.1 η-l_0法简介14-18
• 1.1.2 采用构件折减刚度的弹性二阶分析法简介18-19
• 1.2 《混凝土结构设计规范》有关二阶效应的规定19-21
• 1.2.1 2002版《混凝土结构设计规范》有关二阶效应的规定19
• 1.2.2 2010版《混凝土结构设计规范》有关二阶效应的规定19-21
• 1.3 现行规范关于二阶效应设计方法存在的问题21-23
• 1.3.1 现行规范考虑ρ-δ效应计算界限存在的问题21-23
• 1.3.2 现行规范考虑偏心受压构件附加偏心距存在的问题23
• 1.4 复杂结构考虑二阶效应的设计方法研究23-24
• 1.4.1 含越层柱的框架结构考虑二阶效应的设计方法研究23-24
• 1.4.2 错层框架结构考虑二阶效应的设计方法研究24
• 1.5 本文主要研究内容24-27
• 2 ρ-δ效应设计方法研究27-39
• 2.1 ρ-δ效应的基本规律及设计方法27-30
• 2.1.1 ρ-δ效应的基本规律27-28
• 2.1.2 考虑ρ-δ效应的基本思路28-29
• 2.1.3 现行规范关于ρ-δ效应设计方法的规定29-30
• 2.2 不需要考虑ρ-δ效应的计算界限问题30-33
• 2.2.1 两端不等偏心压杆的ρ-δ效应规律30-31
• 2.2.2 现行规范规定的ρ-δ计算界限及存在的不足31-33
• 2.3 改进的ρ-δ效应计算界限问题算例分析33-36
• 2.4 结论及对现行ρ-δ效应计算界限的改进建议36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 对现行规范有关二阶效应条文相关部分的改进建议39-47
• 3.1 现行规范有关二阶效应部分的条文规定及认识理解39-42
• 3.2 现行规范有关偏心受压构件的附加偏心距问题42-43
• 3.3 对现行规范的调整及改进建议43-44
• 3.4 本章小结44-47
• 4 框架结构中越层柱的二阶效应问题及设计方法研究47-81
• 4.1 结构的稳定问题47-58
• 4.1.1 单柱的稳定承载力及结构线性屈曲分析47-50
• 4.1.2 考虑轴力的转角位移方程50-53
• 4.1.3 分离杆件法简介53-58
• 4.2 含越层柱的复杂框架结构及其受力、变形特点58-59
• 4.3 框架柱计算长度现有取值方法归纳及问题分析59-61
• 4.3.1 框架柱计算长度现有取值方法简介59-60
• 4.3.2 上述各方法存在的问题60-61
• 4.4 基于构件实际约束状态下的计算长度确定方法61-65
• 4.4.1 基于构件实际约束状态下的独立杆件分析法61-62
• 4.4.2 基于构件实际约束状态下的独立杆件分析法的计算步骤62-65
• 4.5 越层柱的二阶效应设计方法65-80
• 4.5.1 求解越层柱二阶效应的算例分析65-73
• 4.5.2 越层柱计算长度系数的取值建议73-77
• 4.5.3 不同跨数的越层柱框架模型算例77-79
• 4.5.4 越层柱二阶效应设计方法建议79-80
• 4.6 本章小结80-81
• 5 错层框架结构的二阶效应问题及设计方法研究81-99
• 5.1 错层框架结构简介81-83
• 5.1.1 错层框架结构概述81-82
• 5.1.2 错层结构二阶效应研究现状及问题82-83
• 5.2 错层框架结构算例分析83-96
• 5.2.1 错层结构受力特点83-87
• 5.2.2 错层结构二阶效应计算方法的算例分析87-93
• 5.2.3 不同跨数的错层框架模型算例分析93-95
• 5.2.4 错层框架结构二阶效应设计方法建议95-96
• 5.3 本章小结96-99
• 6 主要结论与展望99-101
• 6.1 全文总结99-100
• 6.2 今后研究展望100-101
• 致谢101-103
• 参考文献103-105

【参考文献】

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本文编号：1077323