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《方法》撷英系列之六:
自振周期与屈曲因子的关系:
限制自振周期等效于限制二阶效应
童根树
【注:本文是《钢结构与钢-混凝土组合结构设计的方法》第9.8节的一部分,该书由国家科学技术学术著作出版基金资助,中国建筑工业出版社2022年6月出版,欢迎扫描下方二维码选购】
1 仅施加重力荷载设计值(1.3D+1.5L),对结构进行屈曲分析,结构当然是不会发生屈曲的。
2 屈曲因子是指将荷载设计值放大到
, 就能够使结构发生屈曲;倍数
就是屈曲因子。
3 屈曲因子越大,表示结构越不会屈曲,刚度越大
4 计算结构的自振周期时也要用到重力荷载,对高层建筑来说,这个重力荷载的分布与屈曲分析用的重力荷载分布是一样的;
5 屈曲分析和自振特性分析用到的物理刚度矩阵也是一样的;
6 于是自然地产生联想:屈曲因子与自振周期应存在明确的关系;
7 弯剪型结构的屈曲波形与振型的对比如图1所示,可见第一振型与第1屈曲波形几乎重合。

图1 弯剪型结构屈曲波形和振型的对比
8 屈曲因子与周期的关系当然与结构类型有关,框架结构(剪切型)、剪力墙结构(弯曲型)、双重抗侧力结构和联肢剪力墙结构等等。
9 屈曲波形与振型是否一致也与结构类型有关,
10 对这些关系和对比,在这本书的第9.8节均给出了答案,该节的目录如下:

图2 9.8节目录
11 这个关系的实用价值是控制周期,通过控制周期,来控制二阶效应。什么样的周期是不可接受的。这就为周期控制提供了一个定量的标准。
12 控制的方法是如下简单的公式:
框架结构
(1)
其他高层结构
(2)
其中H是总高,以m为单位。
13 用这个方法控制周期,它可能比传统的刚重比更加准确。
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