結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的驗(yàn)算與控制
1 控制意義: 
對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的控制,避免建筑在地震時(shí)發(fā)生傾覆. 
當(dāng)高層、超高層建筑高寬比較大,水平風(fēng)、地震作用較大,地基剛度較弱時(shí),結(jié)構(gòu)整體傾覆驗(yàn)算很重要,它直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全度的控制。 

2 規(guī)范條文 
規(guī)范:高規(guī)5.4.2條,高層建筑結(jié)構(gòu)如果不滿足第5.4.1條(即結(jié)構(gòu)剛重比)的規(guī)定時(shí),應(yīng)考慮重力二階效應(yīng)對水平力(地震、風(fēng))作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的不利影響。 
規(guī)范:高規(guī)5.4.4條,規(guī)定了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定所應(yīng)滿足的條件. 
高規(guī)5.4.1條,當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)符合一定條件時(shí),可以不考慮重力二階效應(yīng)的不利影響。 
高規(guī)第12.1.6條,高寬比大于4的高層建筑,基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū);高寬比不大于4的高層建筑,基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。計(jì)算時(shí),質(zhì)量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。 

3 計(jì)算方法及程序?qū)崿F(xiàn) 
重力二階效應(yīng)即P-Δ效應(yīng)包含兩部分,(1)由構(gòu)件撓曲引起的附加重力效應(yīng);(2)由水平荷載產(chǎn)生側(cè)移,重力荷載由于側(cè)移引起的附加效應(yīng)。一般只考慮第(2)種,第(1)種對結(jié)構(gòu)影響很小。 
當(dāng)結(jié)構(gòu)側(cè)移越來越大時(shí),重力產(chǎn)生的福角效應(yīng)( P-Δ效應(yīng))將越來越大,從而降低構(gòu)件性能直至最終失穩(wěn)。 
在考慮P-Δ效應(yīng)的同時(shí),還應(yīng)考慮其它相應(yīng)荷載,并考慮組合分項(xiàng)系數(shù),然后進(jìn)行承載力設(shè)計(jì)。 

對于多層結(jié)構(gòu) P-Δ效應(yīng)影響很小。 
對于大多數(shù)高層結(jié)構(gòu), P-Δ效應(yīng)影響將在5%~10%之間。 
對于超高層結(jié)構(gòu), P-Δ效應(yīng)影響將在10%以上。 
所以在分析超高層結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)該考慮 P-Δ效應(yīng)影響。 
(P-Δ效應(yīng)對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律:中間大兩端小) 

框架為剪切型變形,按每層的剛重比驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定 
剪力墻為彎曲型變形,按整體的剛重比驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定 
整體抗傾覆的控制??基礎(chǔ)底部零應(yīng)力區(qū)控制 

4 注意事項(xiàng) 
1)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定的調(diào)整 
當(dāng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算符合高規(guī)5.4.4條,或通過考慮P-Δ效應(yīng)提高了結(jié)構(gòu)的承載力后,對于不滿足整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),必須調(diào)整結(jié)構(gòu)布置,提高結(jié)構(gòu)的整體剛度(只有高寬比很大的結(jié)構(gòu)才有可能發(fā)生)。 
當(dāng)整體穩(wěn)定不滿足要求時(shí),必須調(diào)整結(jié)構(gòu)方案,減少結(jié)構(gòu)的高寬比。 
對一些特殊的工業(yè)建筑物,在沒有特殊要求的情況下,也應(yīng)滿足整體穩(wěn)定的要求。 

2)結(jié)構(gòu)大震下的穩(wěn)定 
第二階段設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗(yàn)算,對地震下容易倒塌的結(jié)構(gòu)和有特殊要求的結(jié)構(gòu),要求其薄弱部位的驗(yàn)算應(yīng)滿足大震不倒的位移限制,并采用相應(yīng)的專門的抗震構(gòu)造措施。 
對于復(fù)雜和超限高層結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行第二階段的設(shè)計(jì)。 
第二階段的彈塑性變形分析,宜同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的P-Δ效應(yīng)。 
為了保證結(jié)構(gòu)大震下的穩(wěn)定,彈塑性層間位移角應(yīng)滿足下表的要求: 
結(jié)構(gòu)類型 彈塑性位移角限值[θp] 
混凝土框架 1/50 
混凝土框剪、框筒 1/100 
混凝土剪力墻、筒中筒 1/120 
多高層鋼結(jié)構(gòu) 1/50 

3)結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗(yàn)算 
高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001),對高層建筑尤其是高寬比大于4的高層建筑的整體抗傾覆提出了更嚴(yán)格的要求。 
計(jì)算時(shí)假定基礎(chǔ)及地基均具有足夠的剛度,基底反力呈線性分布;重力荷載合力中心與基底形心基本重合(一般要求偏心距不大于B/60)。如為基巖,地基足夠剛,MR/MOV要求可是當(dāng)放松;如為中軟土地基,MR/MOV要求還應(yīng)適當(dāng)從嚴(yán)。 
地震時(shí),地基穩(wěn)定狀態(tài)受到影響,故抗震設(shè)計(jì)時(shí),尤其抗震設(shè)防烈度為8度以上地區(qū), MR/MOV要求還要求適當(dāng)從嚴(yán);抗風(fēng)時(shí),可計(jì)及地下室周邊被動土壓力作用,但MR/MOV要求仍應(yīng)滿足規(guī)程要求、不宜放松。 
當(dāng)擴(kuò)大的裙房地下室底板較薄、地下室墻體較少、地下室墻體、頂板開洞削弱較多時(shí),抗傾覆力矩計(jì)算的基礎(chǔ)底面寬度宜適當(dāng)減少,或可取塔樓基礎(chǔ)的外包寬度計(jì)算,以策安全。