强风作用下RC框架柱考虑双向随机偏心距的承载力可靠度分析

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风荷载是建筑物最常遭受的外部水平荷载之一。钢筋混凝土(RC)偏压柱作为建筑物中主要的承载构件之一,在风荷载作用下,往往呈现出双偏压的受力状态。假如仍然按单偏压受力构件对其承载力进行设计计算,有可能会偏于不安全。目前,对于RC双偏压构件的承载力可靠度研究相对较少,有关规律尚未完全揭示。基于此,本文考虑双向偏心距的随机特性和抗力计算模式的不确定性,通过Monte Carlo方法对典型RC规则框架模型中的代表偏压柱进行可靠度计算和分析。完成的主要工作如下:(1)通过收集国内外有关双偏压构件试验数据,对双偏压抗力计算模式的不确定性进行统计分析,获得其均值和变异系数。通过分析表明,中国规范抗力计算模式对应的不确定性变量的均值为0.945,变异系数为0.12,美国规范抗力计算模式对应的不确定性变量的均值为1.090,变异系数为0.10,均具有较大的不确定性。(2)由于水平(风)荷载、竖向荷载(恒荷载和活荷载)均具有一定的随机特性且服从不同的分布,因此会导致偏心距也会具有一定的随机特性。基于实例框架结构模型,本文针对在实际工程中双向偏心距的随机特性进行具体分析,通过分析表明,双向随机偏心距并不简单服从正态分布,其分布具有一定的复杂性。(3)分别计算考虑抗力计算模式的不确定性和双向偏心距的随机特性下的RC柱抗力与不考虑抗力计算模式的不确定性和双向偏心距的随机特性下的RC柱抗力,通过分析表明,抗力计算模式的不确定性以及偏心距的随机特性对抗力具有较大的影响。(4)通过ETABS建立了两种规则RC框架结构模型,分别按单偏压情形和双偏压情形计算出代表柱的抗风承载力可靠度。通过分析得知考虑双向固定偏心距的RC柱承载力可靠度较双向随机偏心距下的RC柱承载力可靠指标存在不同程度的高估,高估幅度最高可达28%;考虑单向随机偏心距下的RC柱承载力可靠指标较考虑双向随机偏心距下的RC柱承载力可靠指标更高一些,最高幅度可达30%。(5)考虑双向随机偏心距,对模型柱采用Monte Carlo法进行承载力可靠度参数分析。分析表明RC柱的承载力可靠度随特征参数变化较为明显,尤其是随轴力荷载变化;当轴压力荷载比为-0.5时,会使得RC偏压柱的承载力严重下降。
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