結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗算與控制

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結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗算與控制

 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗算與控制 
1 控制意義：  
對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制,避免建筑在地震時發(fā)生傾覆.  
當(dāng)高層、超高層建筑高寬比較大，水平風(fēng)、地震作用較大，地基剛度較弱時，結(jié)構(gòu)整體傾覆驗算很重要，它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全度的控制。  

2 規(guī)范條文  
規(guī)范：高規(guī)5.4.2條，高層建筑結(jié)構(gòu)如果不滿足第5.4.1條（即結(jié)構(gòu)剛重比）的規(guī)定時，應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)對水平力（地震、風(fēng)）作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。  
規(guī)范：高規(guī)5.4.4條，規(guī)定了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定所應(yīng)滿足的條件.  
高規(guī)5.4.1條，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)符合一定條件時，可以不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。  
高規(guī)第12.1.6條，高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。計算時，質(zhì)量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。  

3 計算方法及程序?qū)崿F(xiàn)  
重力二階效應(yīng)即P-Δ效應(yīng)包含兩部分，（1）由構(gòu)件撓曲引起的附加重力效應(yīng)；（2）由水平荷載產(chǎn)生側(cè)移，重力荷載由于側(cè)移引起的附加效應(yīng)。一般只考慮第（2）種，第（1）種對結(jié)構(gòu)影響很小。  
當(dāng)結(jié)構(gòu)側(cè)移越來越大時，重力產(chǎn)生的福角效應(yīng)（ P-Δ效應(yīng)）將越來越大，從而降低構(gòu)件性能直至最終失穩(wěn)。  
在考慮P-Δ效應(yīng)的同時，還應(yīng)考慮其它相應(yīng)荷載，并考慮組合分項系數(shù)，然后進(jìn)行承載力設(shè)計。  

對于多層結(jié)構(gòu) P-Δ效應(yīng)影響很小。  
對于大多數(shù)高層結(jié)構(gòu)， P-Δ效應(yīng)影響將在5%～10%之間。  
對于超高層結(jié)構(gòu)， P-Δ效應(yīng)影響將在10%以上。  
所以在分析超高層結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該考慮 P-Δ效應(yīng)影響。  
(P-Δ效應(yīng)對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律:中間大兩端小)  

框架為剪切型變形，按每層的剛重比驗算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定  
剪力墻為彎曲型變形，按整體的剛重比驗算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定  
整體抗傾覆的控制??基礎(chǔ)底部零應(yīng)力區(qū)控制  

4 注意事項  
1)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定的調(diào)整  
當(dāng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算符合高規(guī)5.4.4條，或通過考慮P-Δ效應(yīng)提高了結(jié)構(gòu)的承載力后，對于不滿足整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，必須調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度（只有高寬比很大的結(jié)構(gòu)才有可能發(fā)生）。  
當(dāng)整體穩(wěn)定不滿足要求時，必須調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，減少結(jié)構(gòu)的高寬比。  
對一些特殊的工業(yè)建筑物，在沒有特殊要求的情況下，也應(yīng)滿足整體穩(wěn)定的要求。  

2)結(jié)構(gòu)大震下的穩(wěn)定  
第二階段設(shè)計是結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗算，對地震下容易倒塌的結(jié)構(gòu)和有特殊要求的結(jié)構(gòu)，要求其薄弱部位的驗算應(yīng)滿足大震不倒的位移限制，并采用相應(yīng)的專門的抗震構(gòu)造措施。  
對于復(fù)雜和超限高層結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行第二階段的設(shè)計。  
第二階段的彈塑性變形分析，宜同時考慮結(jié)構(gòu)的P-Δ效應(yīng)。  
為了保證結(jié)構(gòu)大震下的穩(wěn)定，彈塑性層間位移角應(yīng)滿足下表的要求：  
結(jié)構(gòu)類型 彈塑性位移角限值[θp]  
混凝土框架 1/50  
混凝土框剪、框筒 1/100  
混凝土剪力墻、筒中筒 1/120  
多高層鋼結(jié)構(gòu) 1/50  

3)結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗算  
高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）與《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001），對高層建筑尤其是高寬比大于4的高層建筑的整體抗傾覆提出了更嚴(yán)格的要求。  
計算時假定基礎(chǔ)及地基均具有足夠的剛度，基底反力呈線性分布；重力荷載合力中心與基底形心基本重合（一般要求偏心距不大于B/60）。如為基巖，地基足夠剛，MR/MOV要求可是當(dāng)放松；如為中軟土地基，MR/MOV要求還應(yīng)適當(dāng)從嚴(yán)。  
地震時，地基穩(wěn)定狀態(tài)受到影響，故抗震設(shè)計時，尤其抗震設(shè)防烈度為8度以上地區(qū)， MR/MOV要求還要求適當(dāng)從嚴(yán)；抗風(fēng)時，可計及地下室周邊被動土壓力作用，但MR/MOV要求仍應(yīng)滿足規(guī)程要求、不宜放松。  
當(dāng)擴(kuò)大的裙房地下室底板較薄、地下室墻體較少、地下室墻體、頂板開洞削弱較多時，抗傾覆力矩計算的基礎(chǔ)底面寬度宜適當(dāng)減少，或可取塔樓基礎(chǔ)的外包寬度計算，以策安全。