二阶效应是结构中普遍存在的力学现象,在进行结构分析时,二阶效应对内力和变形的影响不容忽视。二阶效应泛指荷载在变形后的结构或轴力在挠曲后的构件中引起的除一阶作用效应之外的附加作用。从有关二阶效应的研究成果和各国设计规范来看,目前较为推崇的方法是考虑构件折减刚度的弹性二阶分析方法。该方法通过对构件刚度进行折减来考虑其在实际受力状态下的材料非线性;通过对结构进行考虑P-(35)效应的弹性二阶分析来考虑其几何非线性。该方法也被我国2010版《混凝土结构设计规范》所采纳。分析表明,当选用了合理的构件综合刚度折减系数,该方法的计算精度和效率足以满足工程设计的需要。1997年至2004年,白绍良教授带领的团队(本文作者的导师是参加人之一)对此问题进行了研究,并提出了后来被我国混凝土规范所采纳沿用至今的框架结构构件刚度折减系数方案,但当时的研究对象主要集中在低矮框架结构,在基于变形能等效原则基础上确定的框架梁柱的折算刚度,虽然与美国和新西兰规范也做过对比,但是毕竟研究对象有局限,分析的手段与方法也较为陈旧,当时所提出的刚度折减系数需要重新审视。本文首先选用经过试验验证的面向对象的开源有限元程序OpenSees来模拟实际工程的混凝土结构非线性并和考虑构件折减刚度的弹性二阶分析的结果进行了对比,以此来验证校核现行混凝土结构设计规范中不同结构构件刚度折减系数取值的合理性。具体完成了以下研究工作:1、通过对4根悬臂柱和2个单层单跨框架试验的模拟分析,验证了OpenSees对模拟钢筋混凝土框架结构非线性的有效性。并通过在梁、柱端部添加零长度单元来考虑钢筋与混凝土之间的粘结滑移效应,实现了模拟对象的极限承载力及其对应的柱顶水平位移的更精确模拟。2、完成了3榀源于实际工程的RC框架结构的非线性分析,并和现行美国规范和中国规范所提构件刚度折减系数取值方案进行了对比。结果表明对于低矮框架结构,不管是采用美国规范构件刚度折减方案还是中国规范构件刚度折减方案,其弹性二阶的分析结果不论位移还是内力都吻合良好;对高柔框架,非线性的位移和内力结果比折减刚度弹性二阶分析的较大,内力的对比差异主要体现在底层柱端控制弯矩,表现为非线性比折减刚度弹性二阶分析的结果大了20%左右。因此对高柔框架而言现行规范刚度折减系数取值整体偏大,一定程度上低估了结构几何非线性的不利影响。3、由于02版混凝土规范在引进考虑刚度折减的弹性二阶分析方法时,没有对剪力墙以及框架剪力墙结构展开相应的背景研究。本文采用综合框架和综合剪力墙的概念设计了2榀RC框-剪结构,通过这2榀框剪结构的非线性分析,并和现行美国规范和中国规范所提构件刚度折减系数取值方案进行了对比,结果显示对框剪结构而言,不同的框架占比(框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比例)其非线性分析与采用统一刚度折减系数的弹性二阶分析所表现的规律不尽相同,当框架占比较大时,框架部分非线性分析的结果在内力上较弹性二阶分析结果大,当框架占比较少时,框架部分非线性分析的结果在内力上较弹性二阶的小,因此框架部分应按不同的框架占比考虑不同的刚度折减方案。对剪力墙部分,不同框架占比的对比结果差距都较小,可以统一采用同一个刚度折减方案。