作者与机构
该研究由来自孟加拉国亚洲太平洋大学土木工程系的研究生Yousuf Dinar、Samiul Karim、Ayan Barua以及Ashraf Uddin共同完成。研究发表于2013年11月至12月的《IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering》（IOSR-JMCE）期刊，卷号为10，期号为4，页码范围42至49。

学术背景
随着城市化进程的加快，高层建筑的需求日益增加，尤其是在大都市中，高层建筑在有限的空间内提供了更多的居住空间。然而，高层建筑的设计和施工面临复杂的结构挑战，特别是在钢筋混凝土结构（RC结构）中，刚性节点框架系统的应用越来越普遍。虽然这种系统在不采用特殊结构组件的情况下能够建造高达30层的建筑，但其在严重位移、轴向力和弯矩作用下容易发生坍塌。P-Delta效应（P-Delta effect）是影响高层建筑结构响应的关键因素，但由于其分析复杂性，许多设计者和工程师倾向于采用线性静态分析，这可能导致灾难性的坍塌。因此，研究P-Delta效应在钢筋混凝土刚性节点结构中的表现，对于提高高层建筑的安全性具有重要意义。

研究目标
该研究旨在通过数值模拟，系统地探讨P-Delta效应在钢筋混凝土刚性节点结构中的影响，特别是针对不同层高的建筑，分析轴向力、弯矩和位移的变化趋势。研究还比较了P-Delta分析和线性静态分析的结果，以明确P-Delta效应在高层建筑设计中的必要性。

研究流程
研究共包括以下几个主要步骤：
1. 模型构建：研究选取了六种不同层高的案例，分别为5层、10层、15层、20层、25层和30层。每个案例的跨度均为4×3，楼高为3米，总高度从15米到90米不等。所有模型的柱、梁和板尺寸均保持一致，柱尺寸为458×600毫米，梁尺寸为406×458毫米，板厚为152.4毫米。混凝土强度假设为24 MPa，屈服强度为414 MPa，弹性模量为248200 MPa。
2. 分析方法：研究采用STAAD Pro V8i软件进行线性静态分析和P-Delta分析。线性静态分析仅考虑第一阶加载效应，而P-Delta分析则考虑了第二阶加载效应。
3. 荷载条件：研究中考虑了地震荷载（UBC94标准，地震区2）和意外荷载，以确保分析中考虑了荷载偏心。
4. 数据采集：研究重点关注了轴向力、弯矩和位移的变化。具体而言，分析了各层建筑在P-Delta效应下的轴向力、弯矩和位移，并与线性静态分析的结果进行了对比。
5. 结果分析：通过对比两种分析方法的轴向力、弯矩和位移，研究得出了P-Delta效应在高层建筑中的具体影响。

主要结果
1. 顶部水平位移的变化：研究发现，随着层高的增加，P-Delta分析导致的顶部位移显著高于线性静态分析。具体而言，5层、10层、15层、20层、25层和30层建筑的顶部位移分别增加了10.6%、10.7%、10.9%、11.2%、11.73%和12%。
2. 楼层位移的变化：在所有案例中，P-Delta分析导致的楼层位移均大于线性静态分析的结果。例如，30层建筑的顶部位移在P-Delta分析下达到116.637毫米，而线性静态分析下仅为104.14毫米。
3. 轴向力的变化：在底层，P-Delta分析得到的轴向力显著高于线性静态分析。5层、10层、15层、20层、25层和30层建筑的轴向力分别增加了18.84%、34.503%、53.023%、74.16%、96.71%和119.1%。
4. 弯矩的变化：与轴向力和位移不同，P-Delta分析下的弯矩随着层高的增加而减少。这表明在设计高层建筑时，轴向力和位移的影响更为主导。

研究结论
研究表明，P-Delta效应在高层钢筋混凝土刚性节点结构中具有显著的影响，特别是在轴向力和位移方面。随着建筑层高的增加，P-Delta效应的影响逐渐增强，因此在进行高层建筑设计和分析时，必须考虑P-Delta效应，以确保结构的安全性和经济性。研究还建议在设计中结合线性静态分析和P-Delta分析，以全面评估结构性能。

研究亮点
1. 研究系统性地探讨了P-Delta效应在不同层高建筑中的表现，填补了该领域的研究空白。
2. 通过对比线性静态分析和P-Delta分析的结果，明确了P-Delta效应在高层建筑设计中的重要性。
3. 研究采用了STAAD Pro V8i软件进行数值模拟，为工程设计提供了实用的分析工具。

其他有价值的内容
研究还指出，未来的研究可以进一步探讨剪力墙、填充墙和复合结构对P-Delta效应的影响，以更全面地了解不同结构系统在高层建筑中的表现。

该研究为高层钢筋混凝土结构的设计和分析提供了重要的理论依据和实践指导，具有显著的学术价值和工程应用价值。