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1、1 偏心受压构件的二阶效应 5 3 4当结构的二阶效应可能使作用效应显著增大时 在结构分析中应考虑二阶效应的不利影响 混凝土结构的重力二阶效应可采用有限元分析方法计算 也可采用本规范附录B的简化方法 当采用有限元分析方法时 宜考虑混凝土构件开裂对构件刚度的影响 考虑重力二阶效应的两种方法 有限元法 简化方法 说明 重力二阶效应计算属于结构整体层面的问题 一般在结构整体分析中考虑 本条给出了两种计算方法 有限元法和增大系数法 受压构件的挠曲效应计算属于构件层面的问题 一般在构件设计时考虑 2 13偏心受压构件的二阶效应 规范条文 6 2 3弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件 当同一主轴方向的杆
2、端弯矩不大于0 9且设计轴压比不大于0 9时 若构件的长细比满足公式 6 2 3 的要求 可不考虑轴向压力在该方向挠曲杆件中产生的附加弯矩影响 否则应根据本规范第6 2 4条的规定 按截面的两个主轴方向分别考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的附加弯矩影响 6 2 3 式中 M1 M2 分别为已考虑侧移影响的偏心受压构件两端截面按结构分析确定的对同一主轴的组合弯矩设计值 绝对值较大端为M2 绝对值较小端为M1 当构件按单曲率弯曲时 M1 M2取正值 否则取负值 lc 构件的计算长度 可近似取偏心受压构件相应主轴方向上下支撑点之间的距离 3 13偏心受压构件的二阶效应 规范条文 6 2 4排架结构柱的二
3、阶效应应按本规范第5 3 4条的规定计算 其他偏心受压构件 考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面弯矩设计值应按下列公式计算 当小于1 0时 取 1 0 对剪力墙类构件 可取 1 0 注 此法与ACI规范基本相同 仅此处系数用曲率表达 4 构件端截面偏心距调节系数 当小于0 7时取0 7 考虑了沿柱身弯矩分布梯度的影响 5 13偏心受压构件的二阶效应 基本概念 效应 竖向力在产生了侧移的结构中引起的附加侧移和附加内力 也称结构侧移引发的二阶效应 用结构分析解决 有限元分析 计算机分析 增大系数法 效应 轴压力在产生了挠曲的杆件中引起的附加挠度和附加内力 杆件自身挠曲引起的二阶效应 6
4、 偏心受压构件的二阶效应 基本概念 基本方法 属于结构分析问题 应采用 考虑几何非线性的非线性有限元法 02规范考虑二阶效应的方法第一种 使用构件折减刚度的考虑二阶效应的结构弹性分析方法 亦称 考虑几何非线性的弹性有限元法 第二种 柱偏心距增大系数法 或称法 第三种 层增大系数法 或 整体增大系数法 第一种方法 较全面合理 第二 三种方法 基本等效 7 偏心受压构件的二阶效应 问题 按 层增大系数法 或 整体增大系数法 计算后 是否需考虑效应 一些软件二者均考虑 现行方法 法仅适用于有侧移框架结构 其他结构中的柱如何考虑 新修订规范解决方法 两种二阶效应分开考虑效应 计算机计算 考虑几何非线性
5、的弹性有限元法 手算 层增大系数法 或 整体增大系数法 效应 法 计算长度取支承长度 5 3 4混凝土结构的重力二阶效应可采用有限元分析方法计算 也可采用本规范附录B的简化方法 当采用有限元分析方法时 宜考虑混凝土构件开裂对构件刚度的影响 8 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 效应 时 应对未考虑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式 B 0 1 1 和式 B 0 1 2 乘以增大系数 9 偏心受压构件的二阶效应 效应的增大系数法 对未考
6、虑二阶效应的一阶弹性分析所得的构件端弯矩以及层间位移乘以增大系数进行计算 引起结构侧移荷载产生的一阶弹性分析构件端弯矩 不引起结构侧移荷载产生的一阶弹性分析构件端弯矩 效应只增大引起结构侧移的杆端弯矩 而不增大不引起结构侧移的杆端弯矩 10 B 0 2框架结构中 所计算楼层各柱的可按下列公式计算 层增大系数法 B 0 3剪力墙结构 框架 剪力墙结构 筒体结构中的可按下列公式计算 整体增大系数法 偏心受压构件的二阶效应 效应的增大系数法 11 偏心受压构件的二阶效应 排架结构 对排架结构的二阶效应 近年来少有研究 故仍采用原来的方法 B 0 4排架结构柱考虑二阶效应的弯矩设计值可按下列公式计算
7、注 柱的计算长度 与02规范取值相同 考虑了两种二阶效应 12 B 0 5当采用本规范第B 0 2条 第B 0 3条计算各类结构中的弯矩增大系数时 宜对构件的弹性抗弯刚度EI乘以折减系数 对梁 取0 4 对柱 取0 6 对剪力墙肢及核心筒壁墙肢 取0 45 当计算各结构中位移的增大系数时 不对刚度进行折减 注 当验算表明剪力墙肢或核心筒壁墙肢各控制截面不开裂时 计算弯矩增大系数时的刚度折减系数可取为0 7 13 偏心受压构件的二阶效应 效应 构件两端弯矩值相等 图示构件两端作用轴向压力N和相等的端弯矩M0 Ne0 在M0作用下 构件将产生如图虚线所示的弯曲变形 其中y0表示仅由弯曲引起的侧移
8、当N作用时 开始时各点力矩将增加一个数值Ny0 并引起附加侧移而最终至y 在M0和N同时作用下的侧移曲线如图a所示实线 构件两端弯矩值相等 附加弯矩和挠度大 14 13偏心受压构件的二阶效应 效应 2 构件两端弯矩值不相等但符号相同 构件两端弯矩值不相等但符号相同时 附加弯矩和挠度较大 15 13偏心受压构件的二阶效应 效应 3 构件两端弯矩值不相等且符号相反 弯矩和附加挠度增加较少 16 13偏心受压构件的二阶效应 效应 根据上述分析 可得以下几点结论 1 当一阶弯矩最大处与二阶弯矩最大处相重合时 弯矩增加的最多 即临界截面上的弯矩最大 2 当两个端弯矩值不相等但符号相同时 弯矩仍将增加较多
9、 3 当构件两端弯矩值不相等且符号相反时 沿构件产生一个反弯点 弯矩增加很少 考虑二阶效应后的最大弯矩值不会超过构件端部弯矩或有一定增大 17 13偏心受压构件的二阶效应 效应 对上述图所示压弯构件 弹性稳定理论分析结果表明 考虑二阶效应的构件临界截面的最大挠度y和弯矩M可分别表示为构件临界截面弯矩的增大取决于两端弯矩的相对值 另外上式是假定材料为完全弹性而得 而承载能力极限状态的混凝土偏心受压构件具有显著的非弹性性能 故上式应修正为 18 计算方法 偏心受压构件 在其偏心方向上考虑杆件自身挠曲影响的控制截面弯矩设计值可按下列公式计算 等代柱端弯矩的折减系数 当小于1 0时 取 1 0 对剪力
10、墙类构件 可取 1 0 注 此法与ACI规范基本相同 仅此处系数用曲率表达 19 效应 等代柱的端弯矩小于b和d铰支柱中的较大端弯矩 系数的定义即为等代柱端弯矩的折减系数 且系数总不会大于1 0 20 效应考虑条件 当同一主轴方向的杆端弯矩比不大于0 9且设计轴压比不大于0 9时 若构件的长细比满足下式的要求 可不考虑该方向构件自身挠曲产生的附加弯矩影响 同一主轴方向的弯矩设计值 绝对值较大端为 绝对值较小端为 当构件按单曲率弯曲时 为正 否则为负 构件的计算长度 近似取偏心受压构件相应主轴方向两支撑点之间的距离 21 6 2 17矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力应符合下列规定 图6 2
11、17 22 6 2 17本次对偏心受压构件二阶效应的计算方法进行了修订 即除排架结构柱以外 不再采用法 新修订的方法主要希望通过计算机进行结构分析时一并考虑由结构侧移引起的二阶效应 为了进行截面设计时内力取值的一致性 当需要利用简化计算方法计算由结构侧移引起的二阶效应和需要考虑杆件自身挠曲引起的二阶效应时 也应先按照附录B的简化计算方法和按照第6 2 3条和6 2 4条的规定进行考虑二阶效应的内力计算 即在进行截面设计时 其内力已经考虑了二阶效应 23 6 2 20轴心受压和偏心受压柱的计算长度l0可按下列规定确定 1刚性屋盖单层房屋排架柱 露天吊车柱和栈桥柱 其计算长度l0可按表6 2 20
12、 1取用 24 2一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构 各层柱的计算长度l0可按表6 2 20 2取用 25 説明 本次规范修订 对有侧移框架结构的效应简化计算 不再采用法 而采用层增大系数法 因此 进行框架结构效应计算时不再需要计算框架柱的计算长度 因此取消了原规范第7 3 11条第3款中框架柱计算长度公式 7 3 11 1 7 3 11 2 本规范第6 2 20条第2款表6 2 20 2中框架柱的计算长度主要用于计算轴心受压框架柱稳定系数 6 2 15 以及计算偏心受压构件裂缝宽度时的偏心距增大系数 7 1 4 8 时采用 感谢亲观看此幻灯片 此课件部分内容来源于网络 如有侵权请及时联系我们删除 谢谢配合
