二阶分析的类型及规范实现

发布于：2015-05-15 07:54:15 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

由于结构二阶效应的存在，往往使得结构分析模型变成非线性。要考虑二阶效应，结构分析的结果就应包括弯矩、剪力和轴力的放大作用，而且分析往往需要迭代。概念上来讲，结构具有两种形式的内力放大，以及至少三种以上用以考虑这些内力放大作用的分析模型和分析方法1。
两种形式的内力放大：

摇摆放大(Sway Amplification):楼层侧移随二阶效应的影响而不断增大，进而柱内与侧移有关的弯矩及其它内力被放大。这种类型的放大几乎全部来自于P-Δ效应（区别于P-δ效应），对无支撑框架的柱端弯矩影响很大。
非摇摆放大(Non-sway Amplification):二阶效应使柱子自身和长度方向上的变形加大，进而柱内弯矩被放大。这种类型的放大来自于P-δ效应，对支撑框架的柱内弯矩影响最大。

根据考虑内力放大的方式不同，二阶分析具有如下三种不同的分析方法：

"Double-B"分析：分析过程采用小变形分析，分别用放大系数Bs和Bn来考虑“摇摆放大”和“非摇摆放大”；
"Single-B"分析：分析模型中直接考虑P-Δ效应的“摇摆放大”部分，用放大系数Bn来考虑“非摇摆放大”；
"Zero-B"分析：分析模型中直接考虑P-Δ效应的所有影响（“摇摆放大”和“非摇摆放大”）。

《砼规》和《高规》中二阶分析的方法

现行的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中对P-Δ效应的计算明确提出了两种方法（如下），对P-δ效应的计算采用放大系数法（参第6.2.3条和6.2.4条）。
采用有限元分析法直接考虑P-Δ效应和P-δ效应（即"Zero-B"分析）是比较耗费计算代价的，对于工程设计来讲往往意义也不大。因此，规范主推的应该还是放大系数法，即"Double-B"分析，这样我们设计就可以基于一种小变形模型进行了。
对于框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒体结构，规范用两个放大系数来考虑两种二阶效应。考虑P-Δ效应时，使用放大系数ηs(参B.0.1、B.0.2和B.0.3条)；考虑P-δ效应时，使用放大系数ηns（参6.2.4条），同时规范第6.2.3条还给出来可不考虑P-δ效应的条件。
对于排架结构，规范用一个放大系数ηs来同时考虑P-Δ效应和P-δ效应（参B.0.4条）。
需要特别注意的是：计算构件弯矩放大系数时，要考虑混凝土开裂而进行结构刚度的折减；而计算位移的二阶效应时，对位移的放大不进行刚度折减（参B.0.5条）。
《高规》的相关规定和《砼规》基本一致。

二阶分析规范