摘要：本文推導(dǎo)了異形截面柱抗側(cè)剛度的計(jì)算公式，闡述了在水平荷載作用下異形柱框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移的計(jì)算方法。
關(guān)鍵詞：異形柱；抗側(cè)剛度
1 引言
鋼筋混凝土異形柱框架結(jié)構(gòu)體系順應(yīng)節(jié)省土地、墻體改革、建筑節(jié)能、工業(yè)廢渣利用等基本國策，建筑功能優(yōu)于普通框架結(jié)構(gòu)體系，作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系，正在得到廣泛應(yīng)用。異形柱正截面承載力計(jì)算方法已有論述[1][2]。在水平荷載作用下，計(jì)算框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移最重要的是首先計(jì)算出桿件的抗側(cè)剛度D. 由于異形柱框架結(jié)構(gòu)框架柱截面的特殊性，在外力作用下一般發(fā)生雙向彎曲，所以無法象矩形截面柱那樣計(jì)算其抗側(cè)剛度，也就無法象矩形截面柱那樣計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移。本文將從異形柱平面假定及受力性能出發(fā)，導(dǎo)出其抗側(cè)剛度公式D。從而，異形柱框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算就象普通框架那樣求解。
2 異形柱抗側(cè)剛度
推導(dǎo)異形柱抗側(cè)剛度前，假定樓層的剛度在平面內(nèi)無限大，則柱的上下兩端只有側(cè)移，沒有轉(zhuǎn)角，且同一層柱中各端的側(cè)移相等。計(jì)算模型如圖1所示，圖（a）可等效成圖（b）和圖（c）的疊加。下面分別討論在彎距 ， 以及在水平荷載 作用下兩種情形，以“L”形截面柱為例。
2.1 異形柱在 作用下彎曲討論[3]
圖2所示， ， 軸為橫截面上一對相互垂直的形心軸，“L”形柱在 作用下，將在 平面和 平面發(fā)生彎曲，同時(shí)將產(chǎn)生 方向的位移分量 和 方向的位移分量 。設(shè)相應(yīng)的曲率為 和 ，由幾何關(guān)系和邊界條件可以得出柱頂產(chǎn)生轉(zhuǎn)角為：
2.2 “L”形截面柱在水平荷載 作用下側(cè)移及轉(zhuǎn)角
圖3所示“L”形截面柱，下端固定，上端自由， 沿 軸正向作用于柱頂形心。在 作用下，柱將產(chǎn)生 方向的位移分量 和 方向的位移分量 ，可得出柱頂產(chǎn)生轉(zhuǎn)角為：
2.3 異形截面柱抗側(cè)剛度的確定
根據(jù)平面假定，柱的上下兩端只有側(cè)移，沒有轉(zhuǎn)角可得：
根據(jù)抗側(cè)剛度的定義，當(dāng) ， 即為“L”形截面柱的抗側(cè)剛度
由結(jié)構(gòu)力學(xué)可知，矩形柱的抗側(cè)剛度為：
應(yīng)當(dāng)指出：由以上分析可知，抗側(cè)剛度公式與桿件的幾何形狀和尺寸無關(guān)，可以推廣到“T”，“十”等其他截面柱抗側(cè)剛度計(jì)算。
3.異形柱框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算[4]
算例：某8層住宅樓，層高2.8m，采用異形柱框架結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)層平面如圖4所示，從下到上各層所受地震力分別為42，75.6，112，148.6，185.1，221.6，258，216KN，作用方向如圖所示，計(jì)算該框架在地震作用下的內(nèi)力和位移。
以上推導(dǎo)了異形柱的抗側(cè)剛度D值，在水平荷載作用下計(jì)算異形柱框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移就可以采用D值法，按平面框架進(jìn)行內(nèi)力分析。計(jì)算結(jié)果見表―1和表―2。
4 結(jié)束語
本文給出了異形截面柱抗側(cè)剛度的計(jì)算方法，為異形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一定的理論基礎(chǔ)。有了異形截面柱的抗側(cè)剛度計(jì)算公式，在水平荷載作用下異形柱礦框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計(jì)算就可以采用D值法。
參考文獻(xiàn)：
[1]李九宏 異形截面鋼筋砼偏心受壓構(gòu)件正截面承載能力計(jì)算[J]，《建筑結(jié)構(gòu)》 1994
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[4]候治國主編 混凝土結(jié)構(gòu)[M] 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 1997
