重力二階效應(yīng)

1、重力二階效應(yīng)和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應(yīng)的一般規(guī)定相關(guān)標(biāo)簽： 一般規(guī)定重力二階效應(yīng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應(yīng)所謂重力二階效應(yīng)，一般包括兩部分：一是由于構(gòu)件自身撓曲引起的附加重力效應(yīng).即 P-6效應(yīng)，二階內(nèi)力與構(gòu)件撓曲形態(tài)有關(guān)，一般中段大、端部為零；二是結(jié)構(gòu)在水平風(fēng)荷載 或水平地震作用下產(chǎn)生側(cè)移變位后，重力荷載由于該側(cè)移而引起的附加效應(yīng).即重力P-A 效應(yīng)。分析表明，對(duì)一般高層建筑結(jié)構(gòu)而言，由于構(gòu)件的長細(xì)比不大，其撓曲二階效應(yīng)的影 響相對(duì)很小，一般可以忽略不計(jì)；由于結(jié)構(gòu)側(cè)移和重力荷載引起的P-被應(yīng)相對(duì)較為明顯， 可使結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力增加，當(dāng)位移較太時(shí)甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。因此，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu) 的穩(wěn)定設(shè)計(jì)，主要是控制、驗(yàn)

2、算結(jié)構(gòu)在風(fēng)或地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的P-A效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu) 性能降低的影響以及由此可能引起的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。高層建筑結(jié)構(gòu)只要有水平側(cè)移，就會(huì)引起重力荷載作用下的側(cè)移二階效應(yīng)(P-A效應(yīng))，其 大小與結(jié)構(gòu)側(cè)移和重力荷載自身大小直接相關(guān)，而結(jié)構(gòu)側(cè)移叉與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和水平作用大 小密切相關(guān)。控制結(jié)構(gòu)有足夠的側(cè)向剛度，宏觀上有兩個(gè)容易判斷的指標(biāo)：一是結(jié)構(gòu)側(cè)移應(yīng) 滿足規(guī)程的位移限制條件，二是結(jié)構(gòu)的樓層剪力與該層及其以上各層重力荷載代表值的比值 (即樓層剪重比)應(yīng)滿足最小值規(guī)定。一般情況下，滿足了這些規(guī)定，可基本保證結(jié)構(gòu)的整體 穩(wěn)定性，且重力二階效應(yīng)的影響較小。對(duì)抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，樓層剪重比必須滿足高規(guī)第 3.3.1

3、3條的規(guī)定；對(duì)于非抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，雖然荷載規(guī)范規(guī)定基本風(fēng)壓的取值不得小于 0.3kN/m2.可保證水平風(fēng)荷載產(chǎn)生的樓層剪力不至于過小，但對(duì)樓層剪重比沒有最小值 規(guī)定。因此，對(duì)非抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)水平荷載較小時(shí)，雖然側(cè)移滿足樓層位移限 制條件，但側(cè)向剛度可能依然偏小，可能不滿足結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定要水或重力二階效應(yīng)不能忽略。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(CB 50011-2001 )第三章第3.6.3條規(guī)定：“當(dāng)結(jié)構(gòu)在地震作用 下的重力附加彎矩大于初始彎矩的10%時(shí)，應(yīng)計(jì)人重力二階效應(yīng)的影響。”初始彎矩為該樓層地震剪力與樓層層高的乘積，M_1=FEh ；重力附加彎矩為任一樓層 以上全部重力荷載與該樓層地震產(chǎn)

4、生的層問位移的乘積，即、M_2=P，亦稱二階彎矩， 總的彎矩為：M=M_1+M_2=F_rh+P*A 結(jié)構(gòu)由于M_2又使增加，同時(shí)又對(duì)二階彎矩進(jìn)一步增大，如此反復(fù)，對(duì)某些結(jié)構(gòu)可能產(chǎn) 生積累性的變形增大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而倒塌。重力二階彎矩與初始彎矩的比值。稱之為穩(wěn)定系數(shù)，其值為： 公式一式中G_i第j層重力荷載設(shè)計(jì)值；_U 第i層樓層質(zhì)心處的層間位移；V_i第i層樓層地震剪力設(shè)計(jì)值；h_i第i層樓層層高。當(dāng)樓層穩(wěn)定系數(shù)、。_iWO.1時(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。的_i也不可能很 大，其上限值受到規(guī)范樓層層間（彈性或彈塑性）位移角限值控制。彈性分析時(shí)，對(duì)于鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)闃菍訉油灰平?/p>

5、限值較嚴(yán)，穩(wěn)定系數(shù)一般不大于0.1,多數(shù)情況下可不考 慮重力二階效應(yīng)的影響。（3）高規(guī)第5章5.4節(jié)對(duì)重力二階效應(yīng)作如下規(guī)定：1）在水平力作用下，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)滿足下列規(guī)定時(shí)，可不考慮重力二階效應(yīng)的不 利影響。剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)：公式二框結(jié)構(gòu)：公式三式中EJ_d結(jié)構(gòu)一個(gè)主軸方向的彈性等效側(cè)向剛度，可按倒三角形分布荷載作用下結(jié) 構(gòu)頂點(diǎn)位移相等的原則，將結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的等效側(cè)向剛度；H房屋高度；G_i、G_j分別為第i、j樓層重力荷載設(shè)計(jì)值；h_i第i樓層層高；D_i第i樓層的彈性等效側(cè)向剛度，可取該層剪力與層間位移的比值；n結(jié)構(gòu)計(jì)算總層數(shù)。2）高層建筑結(jié)

6、構(gòu)如果不滿足本條1）的規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)對(duì)水平力作用 下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。3）高層建筑結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)，可采月彈性方法進(jìn)行計(jì)算.也可采用對(duì)未考慮重力二階效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果乘以增大系數(shù)的方法近似考慮。結(jié)構(gòu)位移增大系數(shù)F_1、F_11.以 及結(jié)構(gòu)構(gòu)件彎矩和剪力增大系數(shù)，F(xiàn)_z、F_zi、可分別按下列規(guī)定近似計(jì)算，位移計(jì)算結(jié)果仍應(yīng) 滿足高規(guī)第4.6.3條的規(guī)定。對(duì)框架結(jié)構(gòu)，可按下列公式計(jì)算：公式四對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)，可按下列公式計(jì)算：公式五高規(guī)第5.4.4條規(guī)定，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定應(yīng)符合下列規(guī)定：剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下式要求 公式六框架結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下

7、式要求：公式七高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)主要是控制在風(fēng)荷載或水平地震作用下，重力荷載產(chǎn)生的二 階效應(yīng)(重力P-A效應(yīng))不致過大，以致引起結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)倒塌。如果結(jié)構(gòu)的剛重比滿足 本條公式(3-12)或(3-13)的規(guī)定.則重力P-A效應(yīng)可控制在20%之內(nèi)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 具有適宜的安全儲(chǔ)備。若結(jié)構(gòu)的剛重比進(jìn)一步減小，則重力P-A效應(yīng)將會(huì)呈非線性關(guān)系 急劇增長，直至引起結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。在水平力作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)滿足本條 的規(guī)定，不應(yīng)再放松要求。如不滿足上述規(guī)定，應(yīng)調(diào)整并增大結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。當(dāng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平力較小，如計(jì)算的樓層剪重比過小(如小于0.02)，結(jié)構(gòu)剛度雖能 滿足水平位移限值要求，但有可能不滿足穩(wěn)定要求。結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度的近似計(jì)算結(jié)構(gòu)的彈性等效側(cè)向剛度EJ_d，可近似按倒三角形分布荷載作用下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移相等 的原則.將結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度折算