重力二階效應

英文名稱:Second order effects of gravity

側向剛度較柔的建築物,在風荷載或水平地震作用下將產生較大的水平位移△,由於結構在豎向荷載P的作用下,使結構進一步增加側移值且引起結構內部各構件產生附加內力。這種使結構產生幾何非線性的效應,稱之為重力二階效應。

基本介紹

  • 中文名:重力二階效應
  • 外文名:Second order effects of gravity
  • 名稱定義:由於P—△效應的影響
  • 軟體套用:PKPM建築結構軟體
名稱定義,建築套用,軟體套用,

名稱定義

重力二階效應
由於P—△效應的影響,將降低結構的承載力和結構的整體穩定。

建築套用

重力二階效應是柱子等構件由於端部位移大,重心偏離軸線而引起的柱子底部的彎矩~~一般稱為P—△效應,在建築結構分析中指的是豎向荷載的側移效應。當結構發生水平位移時,豎向荷載就會出現垂直於變形後的豎向軸線分量,這個分量將增大水平位移量,同時也會增大相應的內力,這在本質上是一種幾何非線性效應。設計者可根據需要選擇考慮或不考慮P—△效應。
(1)這裡考慮的是針對結構原始剛度計算的P—△效應,與《混規》7.3.12條考剛度折減的要求是完全不同的。
(2)只有高層鋼結構和不滿足《高規》5.4.1條的高層混凝土結構才需要考慮P—△效應對應水平力作用下結構內力和位移的不利影響。
(3)高厚比超限的鋼筋混凝土的設計者應特別注意。

軟體套用

PKPM建築結構軟體--重力二階效應及結構穩定 規範:
高規第5.4.1-5.4.2條規定了高層建築結構要考慮重力二階效應的 情況。高規5.4.4規定了高層建築穩定性的條件。
實現:
1.軟體具有考慮重力二階效應的開關;既適合剛性樓板也適合彈性樓板。
2.考慮重力二階效應不改變柱的計算長度係數。
3.程式按高規5.4.1計算剪力牆結構、框架剪力牆結構、筒體結構的兩個主軸方向的等效側向剛度EJD和剛重比EJD/GH**2,以及框架結構的層等效側向剛度D和剛重比Dh/G,並判斷是否考慮重力二階效應和符合穩定性要求。
4.剪力牆結構、框架剪力牆結構、筒體結構的兩個主軸方向的剛重比EJD/GH**2介於1.4與2.7之間,或框架結構的和剛重比Dh/G介於10與20之間,則必須考慮重力二階效應。
5.剪力牆結構、框架剪力牆結構、筒體結構的兩個主軸方向的剛重比EJD/GH**2小於1.4,或框架結構的和剛重比Dh/G小於10,則結構整體失穩。應調整並增大結構的側向剛度。
操作:
在“考慮重力二階效應”的地方打對勾
結果說明:
1.考慮重力二階效應且不失穩,周期將增大,但相應結構內力和位移的增量會控制在20%以內。
2.剛重比在下述檔案查看:
SATWE WMASS.OUT============================================================================抗傾覆驗算結果
============================================================================ 抗傾覆彎矩Mr 傾覆彎矩Mov 比值Mr/Mov 零應力區(%)X風荷載 995203.1 2692.9 369.57 0.00Y風荷載 474657.9 5575.5 85.13 0.00X 地 震 995203.1 20272.9 49.09 0.00Y 地 震 474657.9 19792.0 23.98 0.00============================================================================結構整體穩定驗算結果
============================================================================ 層號 X向剛度 Y向剛度 層高 上部重量 X剛重比 Y剛重比
1 0.133E+08 0.141E+08 1.65 35042. 624.30 663.46 2 0.374E+06 0.397E+06 4.20 30249. 51.99 55.16 3 0.290E+06 0.266E+06 4.50 15713. 82.99 76.14 4 0.695E+05 0.678E+05 3.50 1085. 224.17 218.61該結構剛重比Di*Hi/Gi大於10,能夠通過高規(5.4.4)的整體穩定驗算
該結構剛重比Di*Hi/Gi大於20,可以不考慮重力二階效應
TAT ---------------------------- | 框架結構整體穩定驗算 | ---------------------------- Nfr= 4 Ntw= 1 GDx= 0.5668E+05 >20* 0.3097E+03 該層X向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
Nfr= 4 Ntw= 1 GDy= 0.5436E+05 >20* 0.3097E+03 該層Y向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
Nfr= 3 Ntw= 1 GDx= 0.2493E+06 >20* 0.3492E+04 該層X向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
Nfr= 3 Ntw= 1 GDy= 0.2185E+06 >20* 0.3492E+04 該層Y向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
Nfr= 2 Ntw= 1 GDx= 0.2778E+06 >20* 0.7200E+04 該層X向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
Nfr= 2 Ntw= 1 GDy= 0.2754E+06 >20* 0.7200E+04 該層Y向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
-------------------------------- | 帶剪力牆結構整體穩定驗算 | -------------------------------- EJdx= 0.1838E+11 >2.7* 0.3650E+09 結構X向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應
EJdy= 0.1794E+11 >2.7* 0.3650E+09 結構Y向滿足整體穩定要求,不需要考慮P-Δ效應

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