鋼筋混凝土框架柱類構(gòu)件的非彈性穩(wěn)定性驗算方法研究

劉緒超 魏巍 白紹良

(重慶大學(xué)土木工程學(xué)院 400045)

引言

在鋼筋混凝土多、高層建筑結(jié)構(gòu)中，因材料的綜合強(qiáng)度明顯低于鋼材，導(dǎo)致其中柱類構(gòu)件長細(xì)比相對偏小，一般不存在真正意義上的失穩(wěn)風(fēng)險，故各國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范雖都在柱類構(gòu)件設(shè)計中考慮了二階效應(yīng)的不利影響，但除去對高層建筑結(jié)構(gòu)給出整體側(cè)向穩(wěn)定驗算方法[1]外，至今均未給出單根柱類構(gòu)件的失穩(wěn)驗算規(guī)定。盡管如此，面對某些長細(xì)比、軸壓力偏大的柱類構(gòu)件，如越層柱等，結(jié)構(gòu)設(shè)計時仍需考慮其是否存在失穩(wěn)風(fēng)險的問題。

到目前為止，已有研究者提出過建筑結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土壓桿失穩(wěn)判別的建議[2-4]。在對這些建議進(jìn)行分析和理解后，本文出于結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際需要，以結(jié)構(gòu)靜力非彈性分析或非彈性動力反應(yīng)分析的結(jié)果為出發(fā)點，在整個結(jié)構(gòu)體系滿足重力荷載作用下側(cè)向整體穩(wěn)定性的前提下，試圖對這類構(gòu)件的失穩(wěn)判別提出相對更具優(yōu)勢的方法。在建立該方法時遵循的三項基本原則是：(1)從概念上嚴(yán)格符合穩(wěn)定理論；(2)充分考慮鋼筋混凝土桿件的非彈性性能；(3)方便工程設(shè)計應(yīng)用。

本文簡要梳理涉及壓桿穩(wěn)定問題的基本概念，給出在某個偏不利時點或狀態(tài)下求解框架柱“非彈性計算長度”的方法，并通過對框架柱對應(yīng)的非彈性單桿模型的有限元模擬，獲得非彈性單桿模型在各主要因素影響下穩(wěn)定臨界荷載的變化規(guī)律并據(jù)此擬合出其數(shù)學(xué)表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上提出了框架柱沿一個平面主軸的穩(wěn)定性驗算方法。……