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文章关键词:万博体育maxbextx手机版注册,重力二阶效应

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  重力二阶效应和结构整体稳定应的一般规定 相关标签: ? ? ? 一般规定 重力二阶效应 结构整体稳定应 (1)所谓重力二阶效应, 一般包括两部分: 一是由于构件自身挠曲引起的附加重力效应. 即 P-δ 效应,二阶内力与构件挠曲形态有关,一般中段大、端部为零;二是结构在水平风荷载 或水平地震作用下产生侧移变位后,重力荷载由于该侧移而引起的附加效应.即重力 P-Δ 效应。分析表明,对一般高层建筑结构而言,由于构件的长细比不大,其挠曲二阶效应的影 响相对很小,一般可以忽略不计;由于结构侧移和重力荷载引起的 P-Δ 被应相对较为明显, 可使结构的位移和内力增加,当位移较太时甚至导致结构失稳。因此,高层建筑混凝土结构 的稳定设计,主要是控制、验算结构在风或地震作用下,重力荷载产生的 P-Δ 效应对结构 性能降低的影响以及由此可能引起的结构失稳。 高层建筑结构只要有水平侧移, 就会引起重力荷载作用下的侧移二阶效应(P-Δ 效应), 其 大小与结构侧移和重力荷载自身大小直接相关,万博体育maxbextx手机版注册 而结构侧移叉与结构侧向刚度和水平作用大 小密切相关。控制结构有足够的侧向刚度,宏观上有两个容易判断的指标:一是结构侧移应 满足规程的位移限制条件, 二是结构的楼层剪力与该层及其以上各层重力荷载代表值的比值 (即楼层剪重比)应满足最小值规定。一般情况下,满足了这些规定,可基本保证结构的整体 稳定性,且重力二阶效应的影响较小。对抗震设计的结构,楼层剪重比必须满足《高规》第 3.3.13 条的规定;对于非抗震设计的结构,虽然荷载规范规定基本风压的取值不得小于 0.3kN/`m^2`. 可保证水平风荷载产生的楼层剪力不至于过小, 但对楼层剪重比没有最小值 规定。因此,对非抗震设计的高层建筑结构,当水平荷载较小时,虽然侧移满足楼层位移限 制条件,万博体育maxbextx手机版注册 但侧向刚度可能依然偏小, 可能不满足结构整体稳定要水或重力二阶效应不能忽略。 (2)《建筑抗震设计规范》(CB 50011-2001)第三章第 3.6.3 条规定: “当结构在地震作用 下的重力附加弯矩大于初始弯矩的 10%时,应计人重力二阶效应的影响。 ” 初始弯矩为该楼层地震剪力与楼层层高的乘积,即`M_1=FEh`;重力附加弯矩为任一楼层 以上全部重力荷载与该楼层地震产生的层问位移的乘积,即`M_2`=P·△,亦称二阶弯矩, 总的弯矩为: M=`M_1+M_2=F_rh+P*Δ ` 结构由于`M_2`又使△增加,同时又对二阶弯矩进一步增大,如此反复,对某些结构可能产 生积累性的变形增大而导致结构失稳而倒塌。 重力二阶弯矩与初始弯矩的比值θ 称之为稳定系数,其值为: 公式一 式中 `G_i`——第 j 层重力荷载设计值; `△`_υ ——第 i 层楼层质心处的层间位移; `V_i`——第 i 层楼层地震剪力设计值; `h_i`——第 i 层楼层层高。万博体育maxbextx手机版注册 当楼层稳定系数`θ _i`≤O.1 时,可不考虑重力二阶效应的不利影响。`θ _i`也不可能很 大, 其上限值受到规范楼层层间(弹性或弹塑性)位移角限值控制。弹性分析时,对于钢筋混 凝土结构,因为楼层层同位移角限值较严,稳定系数一般不大于 0.1,多数情况下可不考 虑重力二阶效应的影响。 (3)《高规》第 5 章 5.4 节对重力二阶效应作如下规定: 1)在水平力作用下,当高层建筑结构满足下列规定时,可不考虑重力二阶效应的不 利影响。 剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构: 公式二 框结构: 公式三 式中 `EJ_d`——结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度,可按倒三角形分布荷载作用下结 构顶点位移相等的原则,将结构的侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等 效侧向刚度; H——房屋高度; `G_i`、`G_j`——分别为第 i、j 楼层重力荷载设计值; `h_i`——第 i 楼层层高; `D_i`——第 i 楼层的弹性等效侧向刚度,可取该层剪力与层间位移的比值; n——结构计算总层数。 2)高层建筑结构如果不满足本条 1)的规定时,应考虑重力二阶效应对水平力作用 下结构内力和位移的不利影响。 3)高层建筑结构重力二阶效应,可采月弹性方法进行计算.也可采用对未考虑重力 二阶效应的计算结果乘以增大系数的方法近似考虑。结构位移增大系数`F_1`、`F_11`.以 及结构 构件弯矩和剪力增大系数,`F_z`、`F_zi`可分别按下列规定近似计算,位移计算结果仍应 满足 《高规》第 4.6.3 条的规定。 对框架结构,可按下列公式计算: 公式四 对剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒体结构,可按下列公式计算: 公式五 (4)《高规》第 5.4.4 条规定,结构整体稳定应符合下列规定: 1)剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构应符合下式要求 公式六 2)框架结构应符合下式要求: 公式七 高层建筑结构的稳定设计主要是控制在风荷载或水平地震作用下,重力荷载产生的二 阶效应(重力 P-Δ 效应)不致过大,以致引起结构的失稳倒塌。如果结构的刚重比满足 本条公式(3-12)或(3-13)的规定.则重力 P-Δ 效应可控制在 20%之内,结构的稳定 具有适宜的安全储备。若结构的刚重比进一步减小,则重力 P-Δ 效应将会呈非线性关系 急剧增长,直至引起结构的整体失稳。在水平力作用下,高层建筑结构的稳定应满足本条 的规定,不应再放松要求。如不满足上述规定,应调整并增大结构的侧向刚度。 当结构的设计水平力较小,如计算的楼层剪重比过小(如小于 0.02),结构刚度虽能 满足水平位移限值要求,但有可能不满足稳定要求。 (5)结构等效侧向刚度的近似计算 结构的弹性等效侧向刚度`EJ_d`,可近似按倒三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等 的原则.将结构的侧向刚度折算为竖向悬臂受弯构件的等效侧向刚度。即: `EJ_d=(11qH^4)/(120_u)` 式中 `EJ_d`—— 结构的弹性等效侧向刚度; q——水平作用的倒三角形分布荷载的最大值; u——在最大值为 q 的倒三角形荷载作用下结构顶点质心的弹性水平位移; H——房屋高度。

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