RC结构需要进行整体稳定性和局部稳定性验算。虽然大多数现代软件都具备执行这些分析的能力,但验算方法和计算透明程度差异显著。下面简要概述典型的稳定性验算方法,并对ETABS与RFEM 6进行比较。
整体稳定性
整体稳定性通常通过在结构分析中考虑P–Δ效应来体现,此时需对结构构件刚度进行折减以考虑开裂效应。
根据ACI 318,常用的刚度折减系数为:
| 0.70 | 柱 |
| 0.35 | 梁 |
| 0.25 | 板 |
对于整体稳定性分析,通常假定徐变引起的刚度折减为零,因为侧向荷载一般为短期荷载。
局部稳定性
完成整体分析后,仍需验算局部稳定性,尤其是对柱。在ACI 318中,此项通过弯矩放大法处理,采用βdns系数,该系数主要取决于作用在柱上的内力以及构件的有效抗弯刚度(EI)。
ACI 318-19(6.6.4.4.4)提出了三种估算有效开裂刚度的方法:
- 方法a) 仅考虑混凝土截面
- 方法b) 同时考虑混凝土和钢筋
- 方法c) 考虑钢筋和施加的荷载
在所有方法中,徐变对刚度的影响均通过系数βdns考虑。
示例
以下使用一个简单的钢筋混凝土柱模型,对ETABS和RFEM 6的计算结果进行比较。
参数
| 柱截面 | 1.0 m × 1.0 m |
| 长度 | 8.5 m(X方向:固接–自由端,Y方向:固接–铰接) |
| 混凝土强度 | f'c = 40 MPa |
| 配筋率 | 1% |
| 轴力 | 10,000 kN |
| 绕X轴弯矩 | 3000 kNm |
ETABS 结果
→ 柱设计中内部使用方法a)
根据结果:
- dns = 4.33 → 明显大于ACI限值1.4
- 该柱判定为不安全
- 承载力比值为1.14
RFEM 结果
→ 柱设计中内部使用方法c)
根据结果:
- dns = 1.39 → 小于ACI限值1.4
- 该柱判定为安全
- 承载力比值为0.94
备注
RFEM 6的关键优势之一是其详细的计算书,可提供必要的透明度,使工程师能够自信地验证假设并清楚了解控制设计的参数。