底部大空間高層結(jié)構(gòu)的效應(yīng)研究

1、此處加?；盏撞看罂臻g高層結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)研究演講：周 丹 導(dǎo)師：劉新龍專業(yè)：防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程建筑工程學(xué)院2015年5月 摘要現(xiàn)代社會(huì)中，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了一些長(zhǎng)細(xì)比很大并且空間很高的的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。在計(jì)算時(shí)，可以將這種結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)化為一個(gè)或多個(gè)常見的復(fù)合懸臂柱，并且考慮剪切變形和彎曲變形和抗側(cè)力體系；因此由于結(jié)構(gòu)自身P-的影響將使結(jié)構(gòu)的承載力減弱從而對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定造成影響。2、現(xiàn)狀1、背景6、模擬計(jì)算3、方法本文研究要點(diǎn)5設(shè)計(jì)實(shí)施步驟4影響因素本文研究要點(diǎn)： 目錄緒論1不同荷載下底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)變形特性2P-效應(yīng)的分析方法3對(duì)于考慮P-效應(yīng)底部大空間高層結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析4結(jié)論與展望5

2、 致謝6LOGO第一章 緒 論1 緒論引 言1.11.21.3P-效應(yīng)及其研究現(xiàn)狀各國(guó)規(guī)范中對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定本論文的研究目的和內(nèi)容1.41.1 引言高層建筑的背景及受力特點(diǎn)底部大空間高層結(jié)構(gòu)中的P-效應(yīng)隨著科技的進(jìn)步，從十九世紀(jì)開始現(xiàn)代建筑中高層結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)。近年來，在我國(guó)高層建筑從數(shù)量、質(zhì)量以及高度上發(fā)展迅速。大空間結(jié)構(gòu)在大眾建筑中普遍出現(xiàn)，是近三十年間發(fā)展最為迅猛的一種結(jié)構(gòu)形式。1.1.1 高層建筑的背景及受力特點(diǎn) 對(duì)于高層結(jié)構(gòu)而言，受力更加復(fù)雜！建筑結(jié)構(gòu)耐久性經(jīng)濟(jì)性適用性 高層結(jié)構(gòu)的受力十分復(fù)雜自身產(chǎn)生的荷載水平方向的地震荷載和風(fēng)荷載對(duì)高層結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸產(chǎn)生影響底部大空間高層結(jié)構(gòu)的受力

3、十分復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體的剛度和安全性水平力系（主導(dǎo)）高層結(jié)構(gòu)的受力特征抗側(cè)力體系結(jié)構(gòu)性能結(jié)構(gòu)使用功能建筑費(fèi)用實(shí)際設(shè)計(jì)從多層建筑到高層建筑的過度，水平荷載所起到的作用是從小逐漸增大的量變過程。隨著高度的增加水平荷載將逐漸成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主控因素可以得出結(jié)論：從結(jié)構(gòu)受力形態(tài)的角度上看，可以將水平荷載是否對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)起到主控作用這一點(diǎn)認(rèn)為是多層建筑與高層建筑結(jié)構(gòu)之間區(qū)別的界限劃分點(diǎn)。建設(shè)周邊人口密集建設(shè)地區(qū)大多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)建設(shè)周邊情況復(fù)雜地震發(fā)生高層建筑（高度超過或者是達(dá)到10層以上）這些區(qū)域的高層建筑一旦發(fā)生破壞，必將造成重大的傷亡事故以及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。在對(duì)與高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)就顯得十分重要。1.1.2 底部

4、大空間高層結(jié)構(gòu)中的P-效應(yīng)長(zhǎng)細(xì)比很大且空間很高的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件一個(gè)或許多個(gè)懸臂梁共同聯(lián)合工作的抗側(cè)力體系簡(jiǎn)化模型彎曲變形剪力變形建筑高度，層間側(cè)向位移模型承載力在底部大空間結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)更加明顯！從今年來國(guó)內(nèi)外一系列大地震中可以看出：高層結(jié)構(gòu)在地震中會(huì)表現(xiàn)出顯著的幾何非肉線肉性，引起的不容忽視，而這種現(xiàn)象在底部大空間的高層結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)尤為明顯。對(duì)日趨復(fù)雜現(xiàn)代建筑體型造型,尤其需要滿足近年來房屋建造存在的大高度、樓層大開洞、大堂處多層通高等超出規(guī)范要求的做法，在用通行的底部剪力法保證建筑結(jié)構(gòu)豎向剛度變化的均勻性的同時(shí), 是否還需謹(jǐn)慎考慮高層結(jié)構(gòu)的其他復(fù)雜受力變形情況。1.2 P-效應(yīng)及其研究現(xiàn)狀P-效應(yīng)的含

5、義高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的研究現(xiàn)狀1.2.1 P-效應(yīng)的含義桿 件軸力彎矩剪力變 形桿 件附加變形軸力引起的附加彎矩和附加剪力作 用薄壁結(jié)構(gòu)變 形構(gòu) 件這種現(xiàn)象稱為二階效應(yīng)，或P-效應(yīng)。這類問題被稱為集合非線性問題。軸力所引起的P-效應(yīng)示意圖 （P3）兩種二階效應(yīng)對(duì)構(gòu)件影響較小，產(chǎn)生的附加內(nèi)力與構(gòu)件的撓曲變形有關(guān)，其影響形式一般在結(jié)構(gòu)中段較為明顯，向兩邊呈減小并且在端部達(dá)到最小。需要在對(duì)柱構(gòu)件進(jìn)行承載力極限驗(yàn)算時(shí)引入偏心距增大系數(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)中更容易發(fā)生。1系統(tǒng)中的細(xì)長(zhǎng)桿件由于自身所產(chǎn)生的撓曲而引起的軸向壓力增大導(dǎo)致其屈曲，是結(jié)構(gòu)自身重力引起的附加效應(yīng)。結(jié)構(gòu)影響原理結(jié)構(gòu)影響形式設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)23P-效應(yīng)

6、撓曲二階效應(yīng)P-效應(yīng)重力二階效應(yīng)作用較大水平向變形的懸臂結(jié)構(gòu)在遭受水平方向荷載作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生水平側(cè)移，構(gòu)件由于自身重力荷載對(duì)整體產(chǎn)生附加內(nèi)力與附加變形，引發(fā)結(jié)構(gòu)更大的水平位移。在結(jié)構(gòu)受力過程中會(huì)在構(gòu)件中引起附加應(yīng)力，使的桿件的變形增大，降低結(jié)構(gòu)整體的安全性和穩(wěn)定性，造成結(jié)構(gòu)的破壞。應(yīng)考慮在不同情況下P-效應(yīng)對(duì)構(gòu)件所產(chǎn)生的影響，特別是對(duì)于偏柔性的構(gòu)件。以鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為例（見文P4）：受到水平荷載作平位移和上部重力影響產(chǎn)生附加的傾覆力矩：M=M1+M2=FEh+PM1為構(gòu)件的初始彎矩，即一階彎矩；M2為結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)所產(chǎn)生的附加彎矩；隨著M2的加入，又會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的位移，進(jìn)而造成M2的進(jìn)一步增

7、大，這樣不斷循環(huán)。當(dāng)結(jié)構(gòu)承受荷載而發(fā)生變形時(shí)：簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁多層多跨平面框架復(fù)雜三維建筑模型變 形內(nèi) 力自身內(nèi)力增大的附加內(nèi)力本身變形附加內(nèi)力導(dǎo)致的附加變形附加內(nèi)力導(dǎo)致的附加變形附加內(nèi)力導(dǎo)致的附加變形本身變形本身變形增大的附加內(nèi)力增大的附加內(nèi)力自身內(nèi)力自身內(nèi)力兩種二階效應(yīng)之間的聯(lián)系相互作用相互聯(lián)系。但是通常，P-效應(yīng)與P-效應(yīng)在結(jié)構(gòu)受力時(shí)所占的比重情況為：有側(cè)向變形的構(gòu)件所產(chǎn)生的二階效應(yīng)無側(cè)向變形的構(gòu)件所產(chǎn)生的二階效應(yīng)P-效應(yīng)P-效應(yīng)P-效應(yīng)P-效應(yīng)1.2.2 高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的研究現(xiàn)狀現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中國(guó)內(nèi)外正在實(shí)施的各類規(guī)范：利用概念選出在P-效應(yīng)影響下可能會(huì)進(jìn)一步增大設(shè)計(jì)彎矩值的特殊構(gòu)件對(duì)于

8、這種類型的構(gòu)件使用規(guī)范所規(guī)定的方法考慮結(jié)構(gòu)的不利影響用相關(guān)的方法對(duì)結(jié)構(gòu)整體考慮P-效應(yīng)方法：Cm-法模型：兩端皎支的單 桿受力模型123在實(shí)際對(duì)于高層結(jié)構(gòu)建筑的P-效應(yīng)進(jìn)行研究和計(jì)算時(shí)運(yùn)用了多種方法：對(duì)于高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的研究上世紀(jì)末，利用有限元技術(shù)模擬結(jié)構(gòu)受力形態(tài)，能夠相對(duì)精確使用彈性分析方法來考慮結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)，在一定程度上能考慮材料的非線性和幾何非線性。七十年代末到九十年代，美國(guó)和加拿大等國(guó)家在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)一步取得了進(jìn)展，推進(jìn)了對(duì)于二階效應(yīng)規(guī)律的深入認(rèn)知，有利于實(shí)際中的設(shè)計(jì)和分析。許多國(guó)家規(guī)范中將考慮P-效應(yīng)彈性分析方法，即剛度折減法。該方法在實(shí)際中被用于構(gòu)件截面設(shè)計(jì)中能夠

9、清晰地計(jì)算出包含P-效應(yīng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力總和，更加接近實(shí)際。目前這些國(guó)家將這種分析方法作為規(guī)范中考慮二階效應(yīng)的主要方法。該方法是以典型受力狀態(tài)下典型結(jié)構(gòu)內(nèi)力當(dāng)量求解，能適當(dāng)?shù)卣_反映整體結(jié)構(gòu)的規(guī)律。1.3 各國(guó)規(guī)范中對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定國(guó)際上工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定我國(guó)工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定1.3.1 國(guó)際上工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定計(jì)算時(shí)考慮材料的非彈性以及受拉區(qū)的開裂。考慮構(gòu)件撓曲、側(cè)移以及荷載的持續(xù)作用所產(chǎn)生的P-效應(yīng)?？紤]材料中混凝土的收縮、徐變。原則和前提條件：結(jié)構(gòu)靜力非彈性法能夠全面反映結(jié)構(gòu)的材料非彈性和幾何非線性上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的相互作用使用的方法對(duì)所計(jì)算分析的結(jié)構(gòu)中構(gòu)件分析結(jié)果

10、與極限承載力為標(biāo)準(zhǔn)下的試驗(yàn)結(jié)果，二者對(duì)比誤差不超過15%。不考慮的條件節(jié)點(diǎn)：考慮P-效應(yīng)后結(jié)構(gòu)總彎矩不超過一階最大彎矩的5%。美、加規(guī)范公認(rèn)較為規(guī)范和完整！對(duì)準(zhǔn)歐洲各個(gè)國(guó)家的建筑特點(diǎn)進(jìn)行制定，將重點(diǎn)放在中低層建筑結(jié)構(gòu)上。著重規(guī)定了在受力條件方面的結(jié)構(gòu)劃分，主要包括結(jié)構(gòu)是否有側(cè)向支撐以及是否有側(cè)移等。將二階效應(yīng)稱為“由于構(gòu)件的變形而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài)”。給出了雙偏壓柱考慮二階效應(yīng)的具體方法。規(guī)定對(duì)于可以忽略P-效應(yīng)的無側(cè)移結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)保證其框架柱的彎矩設(shè)計(jì)值MNsdh/20根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取了附加偏心距e0。不考慮的條件節(jié)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)考慮P-效應(yīng)所計(jì)算的結(jié)構(gòu)總彎矩不大于一階彎矩的10%。Euroco

11、does規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的整體控制結(jié)果與美加規(guī)范相比并不會(huì)有太大的差別。1.3.2 我國(guó)工程設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)P-效應(yīng)的規(guī)定對(duì)于結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的相關(guān)規(guī)范與條文來講：與結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的基本準(zhǔn)側(cè)不相符合和適用實(shí)際工程中所作用在建筑上的大部分荷載都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成側(cè)移，以此計(jì)算得到考慮P-效應(yīng)的結(jié)構(gòu)柱截面彎矩所產(chǎn)生的誤差很小。在2010版規(guī)范中對(duì)于結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析方法規(guī)定中仍然延續(xù)之前使用了“統(tǒng)乘”的基本概念。國(guó)內(nèi)外各中類型的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算商業(yè)軟件就已經(jīng)將結(jié)構(gòu)的的彈性分析方法編入程序中以納入軟件有限元計(jì)算過程之中，該法的基于結(jié)構(gòu)的幾何剛度法。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算核心問題是需要將構(gòu)件折減剛度進(jìn)行考慮，通過對(duì)P-效應(yīng)進(jìn)行考慮后

12、，得到內(nèi)力及變形增量，使其與利用其它方法得到的構(gòu)件內(nèi)力及變形增量相比，在結(jié)果上達(dá)到可靠的一致統(tǒng)一性。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)使用振型分解反應(yīng)譜法對(duì)實(shí)際各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震作用分析計(jì)算時(shí)，若將構(gòu)件剛度折減系數(shù)引入計(jì)算，則導(dǎo)致由各振型反應(yīng)譜得到的地震影響系數(shù)以及根據(jù)振型組合原理所得到的構(gòu)件內(nèi)力和變形結(jié)果發(fā)生改變。這是由于計(jì)算過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)控制截面內(nèi)力及各部位的變形都是利用振型組合的相關(guān)原理與各個(gè)振型反應(yīng)的相關(guān)特征得到，將系數(shù)引入之后相當(dāng)于更改了構(gòu)件上的地震作用強(qiáng)度，因此會(huì)直接受到影響。即使實(shí)際工程設(shè)計(jì)中是按現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定考慮結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)，且利用彈性分析軟件程序?qū)崿F(xiàn)，所得結(jié)果中內(nèi)力因此而增加的量，比與使用之前規(guī)

13、定的對(duì)于結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的方法而得到的計(jì)算結(jié)果減少了大約35%甚至一半，這也就是說得到的設(shè)計(jì)結(jié)果降低了結(jié)構(gòu)的可靠性水平和安全性。 結(jié)論：現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于P-效應(yīng)的相關(guān)規(guī)定，在實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果上還有問題需要解決。1.4 本論文的研究目的和內(nèi)容本文的研究?jī)?nèi)容研究方案1.4.1 本文的研究?jī)?nèi)容本文的主要研究角度：高層建筑所承受的水平向外力地震荷載在地震多發(fā)地區(qū)起主導(dǎo)作用。風(fēng)荷載我國(guó)東南沿海等的臺(tái)風(fēng)多發(fā)區(qū)域占主要作用。對(duì)算例進(jìn)行風(fēng)荷載的有限元計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)由風(fēng)荷載作用所產(chǎn)生的P-效應(yīng)下結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度和應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)照組之前所得到的地震與風(fēng)荷載下結(jié)構(gòu)構(gòu)件狀態(tài)與模型靜載下的構(gòu)件狀態(tài)相對(duì)比，得出P-效應(yīng)的影響情況。C 模

14、型靜載分析B 風(fēng)荷載模態(tài)分析結(jié)合對(duì)當(dāng)前的研究成果及相關(guān)資料，依托相關(guān)的模擬軟件，建立底部大空間的高層框架結(jié)構(gòu)算例模型，設(shè)定為總體高度為20層，且底部為商鋪上部為住宅。對(duì)該算例模型進(jìn)行地震響應(yīng)彈塑性時(shí)程分析，得出在考慮P-效應(yīng)條件下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度和應(yīng)力狀態(tài)。A 地震時(shí)程分析1.4.2 研究方案根據(jù)之前得到的兩種荷載下結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)，與靜載狀態(tài)下的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得到P-效應(yīng)對(duì)于模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響，并由此得出一些有利于改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。搜集資料整理數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出結(jié)論整合分析確定研究思路利用有限元法研究結(jié)構(gòu)模型在地震荷載以及風(fēng)荷載影響下考慮P-效應(yīng)時(shí)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)及變形情況，確定各層柱截面的應(yīng)力

15、狀態(tài)及變形情況。模擬荷載變形計(jì)算構(gòu)件應(yīng)力建立模型靜載分析LOGO第二章 不同荷載下底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)變形特性2 不同荷載下底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)變形特性引 言2.12.22.3地震作用對(duì)底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)影響的基本規(guī)律風(fēng)荷載對(duì)底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)影響的基本規(guī)律本章小結(jié)2.42.2 地震作用對(duì)底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)影響的基本規(guī)律地震荷載影響下結(jié)構(gòu)的變形特征地震荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)P-效應(yīng) 2.2.1 地震荷載影響下結(jié)構(gòu)的變形特征地震效應(yīng)的破壞機(jī)理主要包括地震的幅值、頻率和持續(xù)時(shí)間。為方向隨機(jī)、多維的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)單擊此處添加標(biāo)題各個(gè)分量不單一，包含著多種破壞因素，且不斷改變。地

16、震破壞的復(fù)雜性水平荷載影響忽略不計(jì)水平荷載影響起主導(dǎo)作用低層建筑超高層建筑地震動(dòng)自身的基本特性單擊此處添加標(biāo)題建筑自身力學(xué)特性(平面布置類型、體型、抗側(cè)力體系及剛度情況等)。影響高層建筑構(gòu)件受破壞狀態(tài)及程度的主要因素結(jié)論：在高層和超高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮水平荷載與垂直荷載的聯(lián)合作用。地震作用下框架結(jié)構(gòu)的破壞形式層破壞：全部的水平桿件與豎向桿件先發(fā)生屈服，最終才是桿件底部。整體破壞：結(jié)構(gòu)中豎向桿件與水平桿件相比先發(fā)生屈服，會(huì)導(dǎo)致某部分甚至整體同時(shí)產(chǎn)生水平向屈服。構(gòu)件式破壞整體性破壞 對(duì)策：采用整體式的抗震設(shè)計(jì)。隨著結(jié)構(gòu)高度不斷遞增，本身的重力荷載也隨之增加，同時(shí)作用在柱、墻體等豎向構(gòu)件上的軸壓

17、力也隨之上升。高層框架柱發(fā)生破壞的原因是由于水平方向的地震力很容易引發(fā)高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傾覆矩。造成底部大空間高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的直接原因以及發(fā)生地震破壞的主要特點(diǎn)：由于商業(yè)開發(fā)上或是建筑使用功能上的要求，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將某一層的高度增大或是在空間上將其放大，這會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生沿豎向分布的與其它層相比偏柔性的樓層，由因此地震動(dòng)所的累積構(gòu)件破壞就更容易在這類柔性層中累加。2.2.2 地震荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)當(dāng)偏柔性結(jié)構(gòu)承受水平向地震荷載作用時(shí)，由于其自身的重力荷載會(huì)在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)向位移時(shí)增加結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的位移、彎矩、剪力產(chǎn)生作用。地震下的框架結(jié)構(gòu)地震以及其他動(dòng)荷載本身的頻譜特

18、性和結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身所具有的動(dòng)力特性對(duì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)即可能增大也可能減小。二者相互作用而產(chǎn)生P-效應(yīng)產(chǎn)生影響由于P-效應(yīng)從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生幾何非線性以及造成材料的屈服，從而進(jìn)一步引起了物理非線性的相互關(guān)聯(lián)作用。框架結(jié)構(gòu)本身承受的包括重力在內(nèi)的豎向荷載水平分量產(chǎn)生位移和變形提高結(jié)構(gòu)的延性就成為保證建筑結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下具有足夠的抵抗變形能力的重要手段。 結(jié)論：在實(shí)際工程中，著重于小變形及壓彎構(gòu)件在發(fā)生屈曲前后的反應(yīng)情況上。P-效應(yīng)將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層間甚至整體出現(xiàn)失穩(wěn)，而結(jié)構(gòu)剛度減弱又將使構(gòu)件在受力時(shí)發(fā)生突然性變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生“貫穿型破壞”現(xiàn)象2.3 風(fēng)荷載對(duì)底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)影響的基本規(guī)律風(fēng)荷載影響

19、下結(jié)構(gòu)的變形特征風(fēng)荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)P-效應(yīng) 2.3.1 風(fēng)荷載影響下結(jié)構(gòu)的變形特征結(jié)論：這些類型的風(fēng)荷載振動(dòng)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中通常都要納入考慮。風(fēng)荷載振動(dòng)作用幅度較小，但是相反作用頻率卻很高。特點(diǎn)隨著建筑高度升高，結(jié)構(gòu)承受風(fēng)荷載合力也不斷升高，合力的作用點(diǎn)也不斷升高，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響效應(yīng)也越來越大產(chǎn)生水平位移主要原因易發(fā)生抖振、顫振和馳振，造成構(gòu)件開裂或產(chǎn)生較大幅度的殘余變形。還易造成內(nèi)墻開裂，破壞外墻及外裝修，甚至發(fā)生倒塌等破壞。經(jīng)常性的風(fēng)載會(huì)造成構(gòu)件疲勞破壞。對(duì)建筑產(chǎn)生的影響1）結(jié)構(gòu)平均風(fēng)靜力效應(yīng)2）結(jié)構(gòu)脈沖風(fēng)振效應(yīng)3）結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)風(fēng)振效應(yīng)4）結(jié)構(gòu)自激振動(dòng)效應(yīng)所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的影響效應(yīng) 規(guī)范中規(guī)定的結(jié)構(gòu)

20、荷載臨界值，即結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)的上限值：H結(jié)構(gòu)高度；如果建筑結(jié)構(gòu)滿足上式，則保證結(jié)構(gòu)的影響通常能夠控制在20%以內(nèi)，此時(shí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有合適的安全儲(chǔ)備量，但是仍然需要分析建筑結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)件內(nèi)力和位移所產(chǎn)生的影響。 2.3.2 風(fēng)荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)結(jié)論：說明在高層及超高層鋼、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用二階分析的重要性231風(fēng)荷載及重力等其他豎向荷載共同作用，造成構(gòu)件位移與內(nèi)力的增加，甚至?xí)鸾Y(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，而這種情況發(fā)生的可能性將遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)只在承受垂直荷載時(shí)所發(fā)生的失穩(wěn)破壞。在對(duì)高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將控制和驗(yàn)算建筑在風(fēng)荷載作用下的重力二階效應(yīng)對(duì)于結(jié)構(gòu)性能所造成的影響程度這一工作放在至關(guān)重

21、要的位置。對(duì)于高層及超高層的鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用二階分析后所得到的水平側(cè)移比一階結(jié)果有很大的增幅，由此而造成的結(jié)構(gòu)內(nèi)力增幅也十分大，加之結(jié)構(gòu)底部若存在大空間，則將產(chǎn)生更大增幅。LOGO第三章 P-效應(yīng)的分析方法3 P-效應(yīng)的分析方法引 言3.13.23.3設(shè)計(jì)過程中考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的基本思路結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)分析計(jì)算方法本章小結(jié)3.4 3.2 設(shè)計(jì)過程中考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的基本思路結(jié)論：對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行較為精確的分析時(shí)，應(yīng)將結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)納入整體考慮范圍。設(shè)計(jì)中考慮結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)所通用一般思路為根據(jù)結(jié)構(gòu)二階分析理論考慮構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)對(duì)于外力作用效應(yīng)所產(chǎn)生的影響在針對(duì)已變形的構(gòu)件

22、重點(diǎn)進(jìn)行平衡分析進(jìn)行精確的P-效應(yīng)分析時(shí)應(yīng)注意：13對(duì)于桿件軸力必須要對(duì)其收斂性進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算步驟為：在利用一階分析得到構(gòu)件的軸力，然后利用這一結(jié)果重新計(jì)算桿件的剛度和固端力，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二階內(nèi)力的計(jì)算，最后重復(fù)以上的工作直至軸力收斂在對(duì)建立構(gòu)件的平衡方程應(yīng)考慮桿件的旋轉(zhuǎn)角以及受力過程中所發(fā)生的撓曲的影響效應(yīng)考慮桿件軸個(gè)力降個(gè)低整體剛個(gè)度時(shí)，桿件本身的彈性剛個(gè)度和幾何剛度以及在軸力作用下的固個(gè)端力在計(jì)算時(shí)要使用精確表達(dá)式23.3 結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)分析計(jì)算方法非彈性有限元分析虛擬側(cè)向荷載法迭代法增大系數(shù)法負(fù)剛度法3.3.1 非彈性有限元分析1假設(shè)體系中的節(jié)點(diǎn)位移無限接近于零3認(rèn)為構(gòu)件在加載過程中

23、起邊界條件的性質(zhì)保持統(tǒng)一而不發(fā)生變化2認(rèn)為所分析的材料的應(yīng)力與應(yīng)變之前的關(guān)系滿足于同行的胡克定律若一點(diǎn)不滿足，則為非線性問題。 由材料應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系引起結(jié)構(gòu)的非線性當(dāng)構(gòu)件發(fā)生的位移明顯改變了整體受力狀態(tài)，造成無法采用線性體系方法進(jìn)行分析材料非線性幾何非線性有限元問題分析前提條件一、假設(shè)荷載作用下構(gòu)件所發(fā)生的位移遠(yuǎn)小于構(gòu)件自身的幾何尺寸；在這種背景下，在對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或單元體建立平衡條件時(shí)，可以忽略物體的位置和形狀的改變；二、在加載和變形過程中，假設(shè)可以使用一階線性應(yīng)變衡量實(shí)際應(yīng)變，即應(yīng)變位移之間成一階線性關(guān)系。有限元法的思路首先對(duì)物體作出假設(shè)，即認(rèn)為構(gòu)件是理想的線彈性體材料，且滿足胡克定律，即材料

24、的應(yīng)力應(yīng)變之間滿足=E這一線性關(guān)系。通過對(duì)單元體的位移場(chǎng)的條件假設(shè)而求得其最小值，從而得到作用在節(jié)點(diǎn)上的力與位移關(guān)系之間的關(guān)系矩陣。有限元法的分析步驟1、連續(xù)體的離散化2、單元位移函數(shù)的選擇3、單元分析單元應(yīng)變和應(yīng)力的確定單元?jiǎng)偠染仃嚨耐茖?dǎo)荷載的等效置換4、整體分析3.3.2 迭代法STEP 1STEP 2STEP 3STEP 4STEP 5在計(jì)個(gè)算簡(jiǎn)圖中，所有結(jié)個(gè)點(diǎn)都繪，并在每一層左側(cè)也繪。各結(jié)點(diǎn)的桿件轉(zhuǎn)角分配系數(shù)為ik。計(jì)算時(shí)，將各桿件的分配系數(shù)寫在各點(diǎn)外框中對(duì)應(yīng)于各桿的位置，將每層柱側(cè)移分配系數(shù)ik記在豎柱左側(cè)。荷載作用下各個(gè)桿件的固端彎矩Mgik應(yīng)寫在對(duì)應(yīng)的桿端上，然后算出各結(jié)點(diǎn)的不平

25、衡力矩Mgi=Mikg，并標(biāo)記于相應(yīng)結(jié)點(diǎn)的內(nèi)框里。求得每層的樓層力矩Mr，記入該層左側(cè)的方框內(nèi)。通過式1和3依次計(jì)算，并按式2求出層水平位移量。迭代時(shí)，需設(shè)轉(zhuǎn)角彎矩為0，按式1計(jì)算各層柱的水平彎矩首次近似值，并按式3求出桿端轉(zhuǎn)角彎矩首次近似值。利用結(jié)果進(jìn)行次輪迭代。重復(fù)直到獲得所需的精度為止。按式4計(jì)算各桿的最后彎個(gè)矩。3.3.3 系數(shù)增大法高規(guī)5.4.3規(guī)定，可以使用增大系數(shù)的方法近似計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)的重力P-效應(yīng)，其中結(jié)構(gòu)位移增大系數(shù)F1、F1i以及彎矩、剪力增大系數(shù)F2、F2i取值依照下面公式：對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)，依照下面公式計(jì)算：其中層間最大位移與層高之比/h按照彈性

26、方法計(jì)算且應(yīng)符合下列規(guī)定：高層建筑的H150m，樓層層間最大位移/h不超過P27表中限值；高層建筑的H250m，其應(yīng)滿足樓層層間最大位移/h500m；高層建筑的150mH250m，其應(yīng)滿足樓層的范圍按之前所規(guī)定的值按插入值選取。另外，樓層層間最大位移根據(jù)樓層最大的水平位移差計(jì)算，并且結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形參與考慮。3.3.4 虛擬側(cè)向荷載法虛擬側(cè)向荷載法的P-效應(yīng)剪力如圖：原理是不考慮桿件在失穩(wěn)時(shí)的二階效應(yīng)，直接用側(cè)向荷載表示。計(jì)算步驟如下：計(jì)算荷載下第i層框架柱軸力和 ： ，如圖所示；按一階分析計(jì)算屋頂層i的 ；對(duì)各個(gè)樓層求出軸力在水平位移作用下的所產(chǎn)生的 ；計(jì)算出各樓層的 ；將與實(shí)際真實(shí)的水平

27、荷載聯(lián)合，得到新的水平 ，再進(jìn)行新一輪的一階分析；重復(fù)，直至前后兩次迭代滿足要求為止。3.3.5 負(fù)剛度法負(fù)剛度法的計(jì)算原理可以用下圖來表示。虛擬側(cè)向荷載法中的 是考慮從1層至n層的情況，可用下式表示。該n階矩陣，即是P-效應(yīng)集合樓層間剛度矩陣，呈對(duì)角狀分布矩陣。LOGO第四章 對(duì)于考慮P-效應(yīng)底部大空間高層結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析4 對(duì)于考慮P-效應(yīng)底部大空間高層結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析引 言4.14.24.3結(jié)構(gòu)算例模型在地震作用下模型的結(jié)構(gòu)分析地震荷載下結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)的影響結(jié)果分析4.4模型在風(fēng)荷載下的結(jié)構(gòu)分析4.54.64.7模型算例在靜載下的結(jié)構(gòu)分析對(duì)比下風(fēng)荷載作用時(shí)結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)的影響分析本章小結(jié)4.8

28、4.2.1 工程概況模型下部為商場(chǎng)，上部為普通住宅；總高度62.35m，占地706.3m2；模型信息如下表所示：層數(shù)層高（mm）柱（mm）/砼等級(jí)梁（mm）/砼等級(jí)剪力墻（mm）/砼等級(jí)1348001000/C30800400/C30400/C304732001000/C30800400/C30400/C30821501000/C30800400/C30400/C309193000800/C30800400/C30350/C30201800800/C30800400/C30350/C30該模型算例配置中，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，E=3.0104MPa；鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)為HPB300，E=2.11

29、08kN/m2；樓面活荷載為2.0kN/m2，屋面活荷載設(shè)置為0.5kN/m2，屋面恒荷載為2.0kN/m2。樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值如下：商場(chǎng)：3.5kN/m2住宅：2.0kN/m2電梯機(jī)房、空調(diào)機(jī)房：7.5kN/m2設(shè)備用房：6.0kN/m2平面圖、及柱配筋圖詳見P33354.2.4 SAP2000有限元結(jié)構(gòu)模型模型基本假設(shè)：連接節(jié)點(diǎn)均為理想鉸結(jié)或剛結(jié)，不考慮節(jié)點(diǎn)區(qū)變形和半剛性的影響；材料具有理想特性；認(rèn)為在同層的柱高度都相等，并且框架梁柱都為等截面直桿；忽略構(gòu)件中板件所發(fā)生的局部屈曲現(xiàn)象的影響；各梁柱均按比例單調(diào)加載，不考慮梁軸線壓力的影響。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)乙類設(shè)防烈度8度場(chǎng)地類別類設(shè)計(jì)地震分

30、組第一組基本風(fēng)壓0.35kN/m2地面粗糙程度C類將模型簡(jiǎn)化為層模型，其各層數(shù)據(jù)匯總表具體見P39。4.3 在地震作用下模型的結(jié)構(gòu)分析4.3.1 動(dòng)力時(shí)程分析方法指的是利用數(shù)值分析方法對(duì)構(gòu)件進(jìn)行直接動(dòng)力積分。其實(shí)質(zhì)是將實(shí)際地震時(shí)觀測(cè)到的地震加速度數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)體系中，采用數(shù)值分析建立動(dòng)力學(xué)微分方程，從而求解出地震響應(yīng)參數(shù)。step 1step 2step 3step 4根據(jù)工程因素，選擇地震記錄時(shí)程曲線根據(jù)工程力學(xué)特征，建立分析模型依據(jù)對(duì)象的特征，選擇恢復(fù)力模型，同時(shí)定義參數(shù)建立振動(dòng)微分方程，使用逐步積分法，計(jì)算對(duì)象地振反應(yīng)全過程添加文本5基本假設(shè)：1、假定地基土是剛性；2、將結(jié)構(gòu)樓層中所有構(gòu)件

31、的質(zhì)量均聚集于樓面標(biāo)高處；3、結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣是其質(zhì)量與剛度矩陣的線性組合，根據(jù)選定的恢復(fù)力模型，隨著時(shí)間及位移的改變，對(duì)剛度矩陣進(jìn)行調(diào)整。4.3.3 地震波的選取選用EL-Centro波，該地震波適用于II類土質(zhì),數(shù)值參數(shù)為：持續(xù)時(shí)間30s時(shí)間間隔0.01s震級(jí)M=6.4烈度9度最大峰值加速度0.349周期范圍0.250.605動(dòng)力放大系數(shù)=2.689加速度反應(yīng)譜最大值0.555規(guī)范規(guī)定的時(shí)程分析加速度峰值：設(shè)防烈度6度7度8度9度多遇地震1835（55）70（110）140設(shè)防地震50100（150）200（300）400罕遇地震125220（310）400（510）620經(jīng)過時(shí)程分析，計(jì)算

32、程序輸出了地震荷載作用下模型的分析結(jié)果：取一根柱子進(jìn)行研究，假設(shè)建筑物質(zhì)量為均勻，則可以得出模型在地震作用下產(chǎn)生的層間水平方向的位移和柱節(jié)點(diǎn)加速度值，并繪制出趨勢(shì)圖。見文章P4446。基于表中各層節(jié)點(diǎn)處上部質(zhì)心位置信息，根據(jù)式得到對(duì)應(yīng)各層質(zhì)心的相對(duì)位移值，結(jié)合各層上部重量，得到在地震作用下由重力產(chǎn)生的彎矩MP-值，見P46表及曲線圖。樓層MP-（kNm）樓層MP-（kNm）1925419.5451153192.515442779880.35951241729.64491372797457134619231.75791436486.54325501321.2466152

33、5555.012276373309.4061639299.336057276170.07461719042.193068183273.01351813947.763329132454.012196766.8124761090262.6091720/地震力F1：F1=aG 由地震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)彎矩M地震=aGh0結(jié)合上表中的MP-值，得到柱節(jié)點(diǎn)總彎矩值，見P47表4.10。設(shè)柱截面混凝土承擔(dān)彎矩為M1，鋼筋承擔(dān)彎矩為M2，根據(jù)下列式子，得到M1與M2相應(yīng)值，并由此得到結(jié)構(gòu)柱截面上混凝土與單根鋼筋的應(yīng)力1、2。M0=M1+M2 其中，a、b值見柱截面配筋圖中所示；A為鋼筋截面積。得到在地震荷載作用下，

34、考慮和不考慮結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)兩種情況下柱截面混凝土與鋼筋的應(yīng)力值，見P4850表4.11。初步結(jié)論1、在地震荷載作用下，由模型所反映出的底部大空間高層結(jié)構(gòu)P-效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響不大，在計(jì)算中可以對(duì)此忽略不計(jì)，只考慮地震荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)的作用影響。2、應(yīng)力在底部遞減速度很快，在四層至八層應(yīng)力曲線的斜率有所減小，這是由于建筑層高發(fā)生了變化，使得這段結(jié)構(gòu)的框架柱長(zhǎng)細(xì)比小于底部大空間中的框架柱，使得這部分的柱剛度更大。3、中部曲線發(fā)生了突變，說明在第八層以上應(yīng)力值突然增大。這是由于第八層設(shè)備層的設(shè)置使得結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度減弱。驗(yàn)證了轉(zhuǎn)換層的設(shè)置促使了結(jié)構(gòu)在地震作用下薄弱層的形成。4、在曲線后半程，應(yīng)力值繼續(xù)減小

35、，說明地震荷載對(duì)于結(jié)構(gòu)的作用影響逐漸減小?？梢哉J(rèn)為：在進(jìn)行高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提高結(jié)構(gòu)中下部分的整體剛度，在結(jié)構(gòu)的中部及轉(zhuǎn)換層分布區(qū)應(yīng)重點(diǎn)注意：在常遇地震下此部分即構(gòu)件發(fā)生了較大的位移，而且構(gòu)件還存在較大的內(nèi)力，雖然震級(jí)不大，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)還是會(huì)產(chǎn)生一定的影響，另外對(duì)于建筑表面的裝修造型等布置可能會(huì)造成松動(dòng)脫落等損壞，影響周圍環(huán)境及人員的安全。4.5 模型在風(fēng)荷載下的結(jié)構(gòu)分析4.5.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 模態(tài)的意義是指研究系統(tǒng)進(jìn)行線性振動(dòng)的固有屬性，是特征值與特征向量的總稱?；炯僭O(shè)：1、風(fēng)重稱合時(shí)，建筑產(chǎn)生的變形類型是線彈性變形；2、只研究建筑所發(fā)生的抖振，而不研究模型的氣彈效應(yīng)；3、建筑樓層平面

36、外會(huì)產(chǎn)生變形，但由于此變形屬于局部變形，對(duì)整體結(jié) 構(gòu)影響不大，整體分析可以只考慮樓面板作整體轉(zhuǎn)動(dòng)；4、不考慮結(jié)構(gòu)豎向壓縮變形；5、結(jié)構(gòu)整體變形為彎曲變形，樓面發(fā)生的是扭轉(zhuǎn)變形，變形原因?yàn)閷娱g結(jié)構(gòu)構(gòu)件。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，計(jì)算過程中取風(fēng)荷載的體形系數(shù)s=1.3.經(jīng)過時(shí)程分析，計(jì)算程序輸出了地震荷載作用下模型的分析結(jié)果：通過軟件計(jì)算在風(fēng)荷載作用時(shí)，建筑每層柱子側(cè)移的變化影響規(guī)律，輸出數(shù)值統(tǒng)計(jì)成表，并繪制成曲線圖，詳見P5354圖表所示。樓層柱節(jié)點(diǎn)U1U2水平位移1339/24440.0007368020.0002133480.0007670693560.0021956570.0008641450.002

37、35958841330.0037956470.002687450.00465073451690.004039710.00221120.00460528662890.0043419880.0009871090.00445277973360.0050454960.0057442510.00764548683920.0055607990.0062908180.00839624294480.0059393850.0065072310.00881024110170.0066171710.0075091070.01000867811140.0073251780.0088571840.01149382212

38、1860.0080543550.010344830.013110612134930.0088003390.0119721460.014858608145580.0095567960.013706750.016709499155970.0103226890.0155309280.018648529166360.01109430.0174305620.020661752176750.0118735490.0193962430.022741931187140.0126498920.0214190140.024875569197530.0134399510.0234560170.02703362820

39、7920.014213770.0259016680.029545349根據(jù)之前的計(jì)算方法，得到在風(fēng)荷載作用下由重力產(chǎn)生的彎矩MP-值，見P5455表4.13及曲線圖4.11。樓層MP-（kNm）樓層MP-（kNm）14456.776931111441.50655423813.575844121352.3786833559.75725613909.441093743059.6774314810.364057553469.68421715458.272070463279.11599216377.444853572645.33114417143.364360282232.7476871896.706

40、348291945.0979891956.34050336101934.09429820/樓層彎矩M風(fēng)（kNm）砼1(kN/m2)鋼筋2(kN/m2)14456.77693126544.516872.83E+0423813.57584422713.617912.42E+0433559.75725621201.877052.26E+0443059.6774318223.406821.94E+0453469.68421720665.402972.20E+0463279.11599219530.380612.08E+0472645.33114415755.564671.68E+0482232.747

41、68713298.221911.42E+0491945.09798922533.939172.46E+04101934.09429822406.461522.44E+04表4.14 風(fēng)荷載作用時(shí)兩種情況下柱截面不同材料應(yīng)力值樓層彎矩M風(fēng)（kNm）砼1(kN/m2)鋼筋2(kN/m2)111441.50655416699.837841.82E+04121352.3786815667.292391.71E+0413909.441093710535.865241.15E+0414810.36405759388.0588431.02E+0415458.27207045309.0769795.78E+0

42、316377.44485354372.6945464.76E+0317143.36436021660.8745631.81E+031896.70634821120.3419981.22E+031956.34050336652.70412227.11E+0220/與靜載下應(yīng)力分析結(jié)果對(duì)比4.6 模型算例在靜載下的結(jié)構(gòu)分析分析模型在設(shè)計(jì)靜載下的情況，程序輸出了地震荷載作用下的分析結(jié)果：表4.15 靜載各層柱彎矩及軸力樓層彎矩M0（kNm）軸力N0(kN)樓層彎矩M0（kNm）軸力N0(kN)12.32E+013393.445119.80E+001448.98927.44E+013131.65912

43、1.19E+011289.1537.65E+012872.332131.29E+011128.88247.34E+012628.086141.39E+01968.2352.70E+012454.666151.47E+01807.24467.73E+002280.327161.54E+01645.98379.84E+002105.023171.60E+01484.48981.32E+011928.961181.72E+01322.38491.37E+011767.244192.02E+01160.9699109.93E+001608.362203.06E+01/依照之前相同的計(jì)算方法，根據(jù)之前的

44、式子，得到由彎矩產(chǎn)生的混凝土與鋼筋應(yīng)力1、2，以及由軸力產(chǎn)生的混凝土與鋼筋應(yīng)力1、2?？梢缘玫街孛嬷谢炷僚c鋼筋在靜載下承擔(dān)的應(yīng)力值。其中設(shè)混凝土承擔(dān)的總應(yīng)力為01，鋼筋承擔(dān)的總應(yīng)力為02。靜載下的構(gòu)件應(yīng)力值見P59，表4.16。得到曲線圖：對(duì)比之前地震荷載下與風(fēng)荷載下柱截面混凝土與鋼筋應(yīng)力數(shù)據(jù)，得到不同情況下，P-效應(yīng)對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響效果，對(duì)比圖見圖表：樓層砼鋼筋17.731.0726.510.9436.900.9546.110.8858.111.1468.631.1877.481.0386.800.9498.061.14108.891.26樓層砼鋼筋117.321.04127.581.08

45、135.730.82145.830.85153.850.57163.810.57171.820.28181.630.26191.360.24207.731.07結(jié)論：與靜載下鋼筋應(yīng)力對(duì)比，考慮P-效應(yīng)時(shí)柱截面鋼筋應(yīng)力最大增長(zhǎng)超過一倍，最小增長(zhǎng)達(dá)到20%；而混凝土應(yīng)力則增長(zhǎng)幅度均超過的100%，增幅十分明顯。說明在風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力對(duì)于結(jié)構(gòu)本身影響十分大，這是結(jié)構(gòu)在發(fā)生水平位移時(shí)重力荷載所產(chǎn)生的，即為結(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)。而從建筑第八層以上開始，風(fēng)荷載的應(yīng)力曲線斜率增加，較之前一段降低速度加快直至曲線平緩，這說明在建筑上部二階效應(yīng)影響逐步減小，對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響主要分布在中下層部位。與地震

46、下考慮結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)而得出的結(jié)果相比較，在風(fēng)荷載作用下其增長(zhǎng)的應(yīng)力值超出許多，這主要是由于風(fēng)荷載本身屬于擬靜力荷載，在受力過程中起作用的主要是結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng)，但是相反在地震時(shí)程分析時(shí)，二階效應(yīng)并不占全部因素，還包括其他會(huì)使得結(jié)構(gòu)的自振周期增長(zhǎng)的因素。LOGO第五章 結(jié)論與展望5.1 本文內(nèi)容總結(jié)1.闡述了底部大空間高層結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史及其特殊的受力形態(tài)，介紹高層結(jié)構(gòu)中的P-效應(yīng)現(xiàn)象，梳理了P-效應(yīng)的研究過程及中外研究現(xiàn)狀，并對(duì)我國(guó)及歐美規(guī)范中的規(guī)定作了綜述。2.通過不同荷載的作用情況，論述了底部大空間高層結(jié)構(gòu)受力時(shí)考慮P-效應(yīng)的變形特征分析，分析了風(fēng)荷載及地震荷載作用對(duì)于該種類型結(jié)構(gòu)的影響，以及兩種情況下產(chǎn)生的P-效應(yīng)。3.本文總結(jié)了P-效應(yīng)分析中常見的幾種基本方法，并對(duì)各種方法的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。論述概括了在底部大空間高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮二階效應(yīng)的基本思路。4.對(duì)底部大空間高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震荷載作用下的彈性分析，計(jì)算得到結(jié)構(gòu)各層柱截面混凝土與鋼筋所承受的應(yīng)力結(jié)果，對(duì)比得出結(jié)構(gòu)的影響效果，得到在地震荷載作用下底部大空間高層結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的P-效應(yīng)對(duì)于結(jié)構(gòu)本身作用并不十分明顯，在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以對(duì)其忽