混凝土结构设计标准 GB50010-2010(2024年版)
附录B 近似计算偏压构件侧移二阶效应的增大系数法
B.0.1 在框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒体结构中,当采用增大系数法近似计算结构因侧移产生的二阶效应(P—△效应)时,应对未考虑P—△效应的一阶弹性分析所得的柱、墙肢端弯矩和梁端弯矩以及层间位移分别按公式(B.0.1—1)和公式(B.0.1—2)乘以增大系数ηs:
条文说明
B.0.1 根据本规范第5.3.4条的规定,必要时,也可以采用本附录给出的增大系数法来考虑各类结构中的P—△效应。根据结构中二阶效应的基本规律,P—△效应只会增大由引起结构侧移的荷载或作用所产生的构件内力,而不增大由不引起结构侧移的荷载(例如较为对称结构上作用的对称竖向荷载)所产生的构件内力。因此,在计算P—△效应增大后的杆件弯矩时,公式(B.0.1—1)中的ηs应只乘Ms。
因P—△效应既增大竖向构件中引起结构侧移的弯矩,同时也增大水平构件中引起结构侧移的弯矩,因此公式(B.0.1—1)同样适用于梁端控制截面的弯矩计算。另外,根据本规范第11.4.1条的规定,抗震框架各节点处柱端弯矩之和∑Mc应根据同一节点处的梁端弯矩之和ΣMb进行增大,因此,按公式(B.0.1—1)用ηs增大梁端引起结构侧移的弯矩,也能使P—△效应的影响在ΣMb和增大后的ΣMc中保留下来。
B.0.2 本条对框架结构的ηs采用层增大系数法计算,各楼层计算出的ηs分别适用于该楼层的所有柱段。该方法直接引自《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2002。当用ηs按公式(B.0.1—1)增大柱端及梁端弯矩时,公式(B.0.2)中的楼层侧向刚度D应按第B.0.5条给出的构件折减刚度计算。
B.0.3 剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构中的ηs用整体增大系数法计算。用该方法算得的ηs适用于该结构全部的竖向构件。该方法直接引自《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2002。当用ηs按公式(B.0.1—1)增大柱端、墙肢端部和梁端弯矩时,应采用按第B.0.5条给出的构件折减刚度计算公式(B.0.3)中的等效竖向悬臂受弯构件的弯曲刚度EcJd。
B.0.4 排架结构,特别是工业厂房排架结构的荷载作用复杂,其二阶效应规律有待详细探讨。到目前为止国内已完成的分析研究工作尚不足以提出更为合理的考虑二阶效应的设计方法,故继续沿用02版规范中的η—l0法考虑排架结构的P—△效应。其中,就工业厂房排架结构而言,除屋盖重力荷载外的其他各项荷载都将使排架产生侧移,同时也为了计算方便,故在该方法中采用将增大系数ηs统乘排架柱各截面组合弯矩的近似做法,即取M=ηs(Mns+Ms)=ηsM0。另外,在排架结构所用的ηs计算公式中考虑到:(1)目前所用钢材的强度水平普遍有所提高;(2)引起排架柱各截面弯矩的各项荷载中,大部分均属短期作用,故不再考虑引起极限曲率增长的长期作用影响系数;故将02版规范η公式中的1/1400改为1/1500。基于与第6.2.4条相同的理由,取消了02版规范η公式中的系数ζ2。
B.0.5 细长钢筋混凝土偏心压杆考虑二阶效应影响的受力状态大致对应于受拉钢筋屈服后不久的非弹性受力状态。因此,在考虑二阶效应的结构分析中,结构内各类构件的受力状态也应与此相呼应。钢筋混凝土结构在这类受力状态下由于受拉区开裂以及其他非弹性性能的发展,从而导致构件截面弯曲刚度降低。由于各类构件沿长度方向各截面所受弯矩的大小不同,非弹性性能的发展特征也各有不同,这导致了构件弯曲刚度的降低规律较为复杂。为了便于工程应用,通常是通过考虑非弹性性能的结构分析,并参考试验结果,按结构非弹性侧向位移相等的原则,给出按构件类型的统一当量刚度折减系数(弹性刚度中的截面惯性矩仍按不考虑钢筋的混凝土毛截面计算)。本条给出的刚度折减系数是以我国完成的结构及构件非弹性性能模拟分析结果和试验结果为依据的,与国外规范给出的相应数值相近。
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