结构稳定性的验算与控制
建筑结构验收标准中的稳定性评估
建筑结构验收标准中的稳定性评估建筑结构验收是指在建筑物建成后对其结构进行检查、评估和审查，以确定其是否符合设计要求和建筑规范的过程。
其中，稳定性评估是建筑结构验收的重要环节之一。
本文将从稳定性评估的概念、评估方法和标准三个方面进行探讨。
一、稳定性评估的概念稳定性是指建筑结构在受到外力作用时保持平衡的能力。
稳定性评估旨在通过分析建筑结构的受力性能和稳定性能，判断其在正常工作状态下是否可以承受各种力的作用而不发生失稳或倒塌。
稳定性评估的主要目的是确保建筑结构的安全可靠性，减少潜在的风险和安全隐患。
二、稳定性评估的方法稳定性评估一般包括以下几个方面的内容：1. 结构材料的力学性能评估建筑结构的稳定性首先与所采用的材料的力学性能有关。
因此，在稳定性评估中需要对结构材料进行力学性能评估，包括强度、刚度以及变形能力等。
2. 结构受力状态的分析稳定性评估还需要对建筑结构的受力状态进行分析，包括受力形式、受力方向、受力大小等。
通过对结构受力状态的分析，可以确定结构所能承受的最大外力和荷载情况，从而评估其稳定性。
3. 结构的整体稳定性评估整体稳定性评估是建筑结构稳定性评估的核心内容。
通过对结构的整体形态、布置以及结构体系的分析，可以判断结构的整体受力性能和稳定性能，并评估其抗倒塌和抗局部失稳的能力。
4. 结构稳定性的验算和验证在稳定性评估中，需要进行结构的稳定性验算和验证。
通过运用力学原理和相关公式，对结构的承载能力、刚度、变形等参数进行计算和分析，从而验证其稳定性是否符合设计要求和建筑规范。
三、稳定性评估的标准稳定性评估的标准主要参考国家和地区的建筑设计规范和建筑结构验收标准。
例如，中国《建筑结构验收规范》、美国《建筑抗震设计规范》等都对建筑结构的稳定性评估提出了详细的要求和指导。
稳定性评估的标准一般包括以下几个方面的内容：1. 结构的稳定性安全系数稳定性安全系数是指结构的实际承受能力与其安全承载能力之比。
一般情况下，结构的稳定性安全系数应大于等于1.0，以确保结构在受到常规荷载作用时保持稳定。
钢结构强度稳定性计算书
钢结构强度稳定性计算书计算依据：1、《钢结构设计规范》GB50017-2003一、构件受力类别：轴心受压构件。
二、强度验算：1、轴心受压构件的强度，可按下式计算：σ = N/A n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN；A n──净截面面积,取A n= 298 mm2；轴心受压构件的强度σ= N / A n = 10×103 / 298 = 33.557 N/mm2；f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2；由于轴心受压构件强度σ= 33.557 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求！2、摩擦型高强螺栓连接处的强度，按下面两式计算，取最大值：σ = (1-0.5n1/n)N/A n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN；A n──净截面面积,取A n= 298 mm2；f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2；n──在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目,取n = 4；n1──所计算截面(最外列螺栓处)上高强螺栓数目；取n1 = 2；σ= (1-0.5×n1/n)×N/A n=(1-0.5×2/4)×10×103/298=25.168 N/mm2；σ = N/A ≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN；A──构件的毛截面面积，取A= 354 mm2；σ=N/A=10×103/354=28.249 N/mm2；由于计算的最大强度σmax = 28.249 N/mm2≤承载力设计值=205 N/mm2,故满足要求！3、轴心受压构件的稳定性按下式计算：N/φA n≤ f式中N──轴心压力,取N= 10 kN；l──构件的计算长度,取l=5000 mm；i──构件的回转半径,取i=23.4 mm；λ──构件的长细比, λ= l/i= 5000/23.4 = 213.675；[λ]──构件的允许长细比,取[λ]=250 ；构件的长细比λ= 213.675 ≤[λ] = 250，满足要求；φ──轴心受压构件的稳定系数, λ=l/i计算得到的构件柔度系数作为参数查表得φ=0.165；A n──净截面面积,取A n= 298 mm2；f──钢材的抗压强度设计值，取f= 205 N/mm2；N/(φA n)=10×103/(0.165×298)=203.376 N/mm2；由于σ= 203.376 N/mm2≤承载力设计值f=205 N/mm2,故满足要求！。
51 PKPM计算关于结构稳定性的验算与控制
1.PKPM计算关于结构稳定性的验算与控制2011-9-1920:10 阅读(458)转自土木工程网，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）。
51 PKPM计算关于结构稳定性的验算与控制
1.PKPM计算关于结构稳定性的验算与控制2011-9-1920:10 阅读(458)转自土木工程网，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）。
结构薄弱层的验算和控制
结构薄弱层的验算和控制结构薄弱层是指建筑结构中一些部位或材料的强度、刚度等特性相对较弱，容易发生断裂、塌陷等情况。
为了确保结构的稳定性和安全性，对结构薄弱层进行验算和控制是非常重要的。
本文将从验算和控制两个方面进行详细讨论。
一、验算1.强度验算：对结构薄弱层的强度进行验算是确保其能够承受设计荷载的重要手段。
验算时需根据设计荷载和相关规范计算并比较所选材料或构件的强度是否满足要求。
如果发现强度不符合要求，应采取相应的加固措施，如增加钢筋数量、更换更强的材料等。
2.刚度验算：刚度验算主要是针对结构薄弱层的变形和位移进行计算，确保其在受力过程中不发生过大的变形，使结构整体保持稳定。
验算时需考虑结构的整体刚度、受力情况以及不同部位的刚度差异等因素。
如果发现刚度差异过大，应采取相应的措施，如增加刚性连接件、增加支撑等来平衡刚度差异。
3.稳定性验算：对结构薄弱层的稳定性进行验算是确保其在受力过程中不会发生失稳的重要手段。
验算时需考虑结构的整体稳定性、局部稳定性和承载力等因素。
根据相关规范和经验判断，对结构进行稳定性验算，并采取相应的措施来增强结构的稳定性，如增加剪力墙、设置撑杆等。
二、控制1.设计控制：在结构设计阶段，应根据相关规范和经验对结构薄弱层进行合理的设计控制。
例如，在构造柱时应避免过长的柱子，以增加其稳定性和抗震能力；在选择材料时应考虑其强度和刚度等因素，以保证结构整体的稳定性。
2.施工控制：在结构施工过程中，应对结构薄弱层进行专门的施工控制。
例如，在混凝土浇筑时应严格控制浇筑质量，避免悬挑部位出现空鼓、裂缝等问题；在安装钢结构时应确保连接牢固、无松动现象等。
3.日常维护控制：结构薄弱层的维护对于其长期稳定运行非常重要。
应制定相应的维护计划，定期检查和维护结构薄弱层，及时发现和处理潜在问题。
例如，定期检查结构的裂缝、变形情况，并采取相应的修复措施。
综上所述，对结构薄弱层进行验算和控制是确保结构稳定性和安全性的重要手段。
结构稳定性设计的两种实用方法比较
Ｔ—引叫上
Ｉ．
坚竺
一．ｆ．一—型翌———一
图５ 具有两根摇摆柱的单层双跨刚架
为刚架的最大弯矩位于柱的端部，按照ＧＢ ５００１７—２００３的规定验 算其在弯矩作用平面内的稳定性可能偏于不安全，需补充验算截
面的强度。即是＋≤毪＝１８４．４ Ｎ／ｒａｍ２＜２１５ Ｎ／ｍｍ２，显然能
解：１）梁和柱截面的几何性质：
系数，啦３５钢为１．０，Ｑ３４５钢为１．１，Ｑ３９０钢为１．２。
对有侧移的纯框架结构，当采用二阶弹性分析时，各杆杆端
的弯矩ＭⅡ可按式（２）近似计算：
ＭⅡ＝ＭＩ ６＋￡／２ｉＭＩ，
（２）
其中，ＭＩ ６为假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的各
２—卜—氘为茸考虑二阶效应第ｉ层的侧移弯矩增大 杆端弯矩；ＭＩ；为各节点侧移时按一阶弹性分析求得的各杆端弯
１）刚架的稳定性与柱子本身的截面特性有关，同时也与横梁 及柱脚的连接方式有关。随着横梁线刚度的增大，刚架的稳定性 提高。
考察在荷载作用下刚架的二阶效应，如果锵≤０．１，说 ２）在进行钢框架稳定设计时，对于无支撑（有侧移）刚架，需
３）按照《规范》验算中柱∞，不难龇丽∑Ｎ·Ａ－ｕ ２猕＞¨，用计算长度法计算有时裱于髓需较精确 摆柱彻，ＥＦ的轴心压力设计值之和∑Ｎｚ＝２４３ ｋＮ。
１）框架只承受作用于节点的竖向荷载，忽略横梁荷载和水平 荷载产生端弯矩的影响。
２）失稳时横梁两端的转角大小相等。 ３）所有框架柱同时丧失稳定，即所有框架柱同时达到临界荷载。 《规范》附录Ｄ给出了柱的计算长度系数表（该表的变量Ｋ１， Ｋ２分别表示交于柱上、下两端节点的横梁线刚度之和与柱线刚
度之和的比值），相关条文说明：当横梁与柱铰接时，取横梁线刚 度为零；当柱与基础刚接时，取Ｋ２＝１０。经过整理后可得计算长 度系数．￡￡的近似计算公式，以说明梁柱线刚度比不同时的规律。
【结构设计】浅析结构稳定性的验算要的目的
浅析结构稳定性的验算要的目的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）。
结构抗倾覆验算及稳定系数计算
结构抗倾覆验算及稳定系数计算【摘要】结构的整体倾覆验算直接关系到结构的整体安全，是结构设计中一个重要的整体指标，本文就结构抗倾覆验算、抗倾覆稳定系数以及工程中应注意的事项进行阐述。
【关键词】整体倾覆验算；抗倾覆稳定系数一、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。
2009年6月27日发生在上海闵行区的13层在建楼房整体倒塌事件就是一个典型的事故案例。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》），《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》），《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称《地基规范》），《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011（以下简称《箱基规范》）均对抗倾覆验算有规定。
对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基础底面的压力和基础的整体倾斜主要取决于作用的准永久组合下产生的偏心距大小。
对基底平面为矩形的筏基，在偏心荷载作用下，结构抗倾覆稳定系数KF可用下式表示：其中：MR—抗倾覆力矩值，MR = GB/2；MOV—倾覆力矩值，MOV = V0(2H2/3+H1)=Ge；图2基地反力计算示意图中，B—基础底面宽度，e—偏心距，a—合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。
偏心距e、a、基础底面宽度B、结构抗倾覆稳定系数KF推导关系如下：a+e=B/2 （1）3a+c=B （2）有（1）式、（2）式可推出：从式中可以看出，偏心距e直接影响着抗倾覆稳定系数KF， KF随着e/B的增大而减小，因此容易引起较大的倾斜。
典型工程的实测证实了在地基条件相同时，e/B越大，则倾斜越大。
高层建筑由于楼身质心高，荷载重，当筏形基础开始产生倾斜后，建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随时间而增长，直至地基变形稳定为止。
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结构稳定性的验算与控制
结构稳定性的验算与控制
1 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。
2 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。
3 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
4 注意事项
1)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。
2)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
3)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。