关于建筑结构稳定性的基本介绍
你把建筑物假想成固定在地上的悬臂杆
地震和风作用假相成作用于杆上的力 用物理中的力学分析
要深的话看看土木工程专业的书
或看看结构概念和体系
1、建筑结构稳定性指的是建筑中的各组成结构之间不容易出现键的断裂。
2、建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。建筑结构因所用的建筑材料不同,可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。
形状的稳定性及原理
形状的稳定性分为几何稳定性、力学稳定性。
几何稳定性是指,所有结构,及结构的任意一个部分,需要构成几何上的稳定形状,即三角形。其原理是,三角形的铰接体,自由度为零。
所谓自由度,就是一个体系里的部件可以自由改变的坐标数。比如一根杆,在平面内自由度为3,因为它有三个自由改变的坐标(两个端点的x,y坐标及一个定长约束方程使自由度数为2x2-1=3)。再比如一个球,在空间里自由度为6(球心的三维坐标及三个朝向坐标,可用排球涂黑一块区域来说明)
如果是刚接,那么自由度为负,绝大多数情况下意味着富裕的约束和安全性,例外是,结构的一部分自由度为3,另一部分自由度为-4,总自由度为-1,虽然总自由度小于零,但有一个部分是甩来甩去的。
力学稳定性有两个方面。首先,受压稳定性。受压构件,当非常长,或者,非常细,的时候,受到轴心压力,会出现突然偏离轴心线的情形(欧拉屈曲),因此建筑上柱子越高则必然越粗,摩天大厦则越到顶层往往越小,而底层更占面积,可见西尔斯大厦图片。
其次,横向稳定性。比如一本书,沿书籍方向施加压力,书未必会弯曲;但是,如果沿书页面方向施加力,则很容易变形。这是由于在受力方向上,材料纤维太少无法承担横向力的缘故,术语称为侧向刚度不足。因此对于农贸市场大棚及单层超市或是长条形宿舍楼,两面墙(或刚架)之间都有横向传力构件使两片墙(或刚架)连成整体。
在建筑结构中多使用三角形和拱型。既稳定又美观。三角形或者四角锥对建筑的稳定起很大作用,许多出名建筑都是这种形状。譬如金字塔。而拱型需要一些技巧。很多人认为拱型不稳定,但事实上这种形状是相当稳定的,而且美观。
尽可能保持角度长度数量。
我是初一学生,没有上面的人那么麻烦.
只是利用"三角形具有稳定性"和"四边形具有不稳定性"来判断.
因此建筑中缺不了三角形.
你可以做一个实验来看看:用三条木片和三个钉子做一个三角形框架,做完后拉一下它,可以发现已经固定住了,无法变形;反之,用同样方法做一个四边形框架,拉一下,就会变形.
(这是上数学课时,数学老师给我们讲的,很浅薄,但也通俗易懂.)
6 结构稳定性的验算与控制
A 控制意义:
对结构稳定性的控制,避免建筑在地震时发生倾覆.
当高层、超高层建筑高宽比较大,水平风、地震作用较大,地基刚度较弱时,结构整体倾覆验算很重要,它直接关系到结构安全度的控制。
B 规范条文
规范:高规5.4.2条,高层建筑结构如果不满足第5.4.1条(即结构刚重比)的规定时,应考虑重力二阶效应对水平力(地震、风)作用下结构内力和位移的不利影响。
规范:高规5.4.4条,规定了高层建筑结构的稳定所应满足的条件.
高规5.4.1条,当高层建筑结构的稳定应符合一定条件时,可以不考虑重力二阶效应的不利影响。
高规第12.1.6条,高宽比大于4的高层建筑,基础底面不宜出现零应力区;高宽比不大于4的高层建筑,基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时,质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。
C 计算方法及程序实现
重力二阶效应即P-Δ效应包含两部分,(1)由构件挠曲引起的附加重力效应;(2)由水平荷载产生侧移,重力荷载由于侧移引起的附加效应。一般只考虑第(2)种,第(1)种对结构影响很小。
当结构侧移越来越大时,重力产生的福角效应( P-Δ效应)将越来越大,从而降低构件性能直至最终失稳。
在考虑P-Δ效应的同时,还应考虑其它相应荷载,并考虑组合分项系数,然后进行承载力设计。
对于多层结构 P-Δ效应影响很小。
对于大多数高层结构, P-Δ效应影响将在5%~10%之间。
对于超高层结构, P-Δ效应影响将在10%以上。
所以在分析超高层结构时,应该考虑 P-Δ效应影响。
(P-Δ效应对高层建筑结构的影响规律:中间大两端小)
框架为剪切型变形,按每层的刚重比验算结构的整体稳定
剪力墙为弯曲型变形,按整体的刚重比验算结构的整体稳定
整体抗倾覆的控制??基础底部零应力区控制
D 注意事项
>>结构的整体稳定的调整
当结构整体稳定验算符合高规5.4.4条,或通过考虑P-Δ效应提高了结构的承载力后,对于不满足整体稳定的结构,必须调整结构布置,提高结构的整体刚度(只有高宽比很大的结构才有可能发生)。
当整体稳定不满足要求时,必须调整结构方案,减少结构的高宽比。
对一些特殊的工业建筑物,在没有特殊要求的情况下,也应满足整体稳定的要求。
>>结构大震下的稳定
第二阶段设计是结构的弹塑性变形验算,对地震下容易倒塌的结构和有特殊要求的结构,要求其薄弱部位的验算应满足大震不倒的位移限制,并采用相应的专门的抗震构造措施。
对于复杂和超限高层结构宜进行第二阶段的设计。
第二阶段的弹塑性变形分析,宜同时考虑结构的P-Δ效应。
为了保证结构大震下的稳定,弹塑性层间位移角应满足下表的要求:
结构类型 弹塑性位移角限值[θp]
混凝土框架 1/50
混凝土框剪、框筒 1/100
混凝土剪力墙、筒中筒 1/120
多高层钢结构 1/50
>>结构整体抗倾覆验算
高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),对高层建筑尤其是高宽比大于4的高层建筑的整体抗倾覆提出了更严格的要求。
计算时假定基础及地基均具有足够的刚度,基底反力呈线性分布;重力荷载合力中心与基底形心基本重合(一般要求偏心距不大于B/60)。如为基岩,地基足够刚,MR/MOV要求可是当放松;如为中软土地基,MR/MOV要求还应适当从严。
地震时,地基稳定状态受到影响,故抗震设计时,尤其抗震设防烈度为8度以上地区, MR/MOV要求还要求适当从严;抗风时,可计及地下室周边被动土压力作用,但MR/MOV要求仍应满足规程要求、不宜放松。
当扩大的裙房地下室底板较薄、地下室墙体较少、地下室墙体、顶板开洞削弱较多时,抗倾覆力矩计算的基础底面宽度宜适当减少,或可取塔楼基础的外包宽度计算,以策安全.
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