长周期超高层建筑三维稳定设计及其扭转屈曲因子

摘要

本文定义重力荷载对扭转角θ的二阶效应为Ρ-θ效应，扭转屈曲因子λcrt与弯曲屈曲因子λcrf之比λcrt/λcrf为弯扭屈曲因子比，把同时考虑Ρ-△和Ρ-θ效应记作Ρ-△,θ效应，继续讨论三维稳定分析。在回顾弯扭屈曲的基本知识后，把巨形框架-核心筒结构体系作为背景，建立分析模型进行案例研究，给出λcrt/λcrf、Ρ-△、Ρ-△、θ效应与自振周期的关系曲线。阐述了屈曲和自由振动的数学等价性，提出使用λcrtr替代周期比Tt/TL控制长周期超高层建筑抗扭刚度的观点。本文通过讨论长周期超高层建筑的三维稳定分析，小震、大震作用下Ρ-△效应和Ρ-△,θ效应对侧向位移、扭转角、能力曲线以及(广义)构件塑性变形的放大作用，给出设计建议：三维屈曲分析比较全面、准确地反映了结构整体稳定性能，按当前软件提供的技术支持，可方便地采用Ρ-△杆模型进行有限元数值分析，考虑Ρ-△,θ效应；弯矩作用平面内的Ρ-△效应仍是重力二阶效应的主要表现形式；推荐采用弯曲屈曲因子λcrf作为稳定设计的限值指标；对长周期超高层建筑，推荐使用λcrt替代周期比Tt/TL，作为控制结构抗扭刚度或周边框架抗侧刚度的指标等。