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主要作者及发表信息

本研究由Phanikumar.V、M.Deepthi、Saikiran K和R.B.N.Santhosh共同完成，他们均来自印度Gudlavalleru Engineering College的土木工程系。该研究于2019年7月发表在《International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE)》上，卷号为8，期号为2，文章DOI为10.35940/ijrte.b2282.078219。Blue Eyes Intelligence Engineering & Sciences Publication是该期刊的出版方。

学术背景

本研究的主要科学领域是结构工程，特别是高层建筑的抗震和抗风设计。随着全球城市化进程的加快，高层建筑的数量不断增加，然而这些建筑在强风或地震作用下容易发生变形甚至倒塌。为了解决这一问题，结构工程中引入了P-delta效应（P-Δ效应），即结构在承受垂直荷载时由于侧向位移而产生的附加倾覆力矩。随着建筑层数的增加，P-delta效应的重要性愈发显著。以往的设计通常忽略了结构的侧向变形行为，导致在突发屈曲或梁柱行为发生时无法准确预测结构响应。因此，本研究旨在通过分析不同模型的高层建筑，探讨P-delta效应对结构位移、层间位移、弯矩和剪力的影响，特别是剪力墙在不同布置位置下的作用。

研究流程

本研究的主要流程包括以下几个步骤：
1. 模型准备
- 使用ETABS2016软件对一栋G+29层的高层建筑进行建模。每层高度为3米，平面尺寸为35米×40米。模型的材料包括M-25级混凝土用于楼板，M-30级钢筋混凝土用于梁柱，Fe-500级钢材用于整个结构。
- 模型分为两类：一类考虑P-delta效应，另一类不考虑P-delta效应。此外，还设置了剪力墙的不同布置位置：无剪力墙、剪力墙布置在平面中心、剪力墙布置在四角。

1. 荷载设置

   • 根据印度标准IS-1893(2002)和IS-875(Part-III)，对模型施加地震荷载和风荷载。
     
   • 包括恒载（dead load）、活载（live load）、地震荷载和风荷载的组合情况。
     

2. 分析与计算

   • 进行线性静力分析和非线性静力分析（P-delta分析），提取结构在各模型中的位移、层间位移、弯矩和剪力数据。
     
   • 对每个模型的结果进行比较，重点分析剪力墙布置对P-delta效应的影响。
     

3. 结果对比

   • 通过对不同模型的结果进行对比，明确P-delta效应对高层建筑结构响应的影响，以及剪力墙布置位置的有效性。
     

主要结果

1. 位移与层间位移

   • 考虑P-delta效应的模型比不考虑P-delta效应的模型表现出更大的位移和层间位移。例如，在30层时，P-delta模型的最大位移为105.581毫米，而不考虑P-delta效应的模型仅为59.841毫米。
     
   • 剪力墙布置在中心的模型表现出最小的位移和层间位移，表明其对抗侧向力的效果最佳。
     

2. 弯矩与剪力

   • P-delta效应显著增加了结构的弯矩值。例如，第5层柱的弯矩在考虑P-delta效应后增加了75%。
     
   • 剪力墙的布置对剪力的分布也有显著影响，布置在中心的模型表现出更均匀的剪力分布。
     

3. 时间周期与基底剪力

   • 考虑P-delta效应的模型具有更长的自然时间周期，表明结构在动态荷载下的响应更加复杂。
     
   • 基底剪力的分析显示，剪力墙的布置显著提高了结构的整体刚度。
     

结论

1. P-delta效应的重要性
   
   • 本研究证实了P-delta效应对高层建筑设计的显著影响，特别是在抗震和抗风设计中不可忽视。
     
2. 剪力墙布置的有效性
   
   • 剪力墙布置在结构中心比布置在四角更为有效，能够显著降低位移和层间位移。
     
3. 设计与实践建议
   
   • 在高层建筑设计中，应充分考虑P-delta效应的影响，并优化剪力墙的布置位置以提高结构的整体性能。
     

研究亮点

1. 创新性方法
   
   • 本研究首次通过ETABS软件对G+29层建筑进行P-delta效应分析，并结合剪力墙的不同布置位置，提供了系统的数据支持。
     
2. 实际应用价值
   
   • 研究结果为高层建筑的设计提供了重要的参考，特别是对处于地震和风荷载区域的建筑。
     
3. 全面性分析
   
   • 通过对比多种模型，本研究全面评估了P-delta效应和剪力墙布置对结构性能的影响，填补了该领域的研究空白。

其他有价值的内容

本研究还提供了详细的实验数据和图表，为进一步研究提供了基础。此外，作者团队的专业背景和研究经验也为研究的可信度提供了保障。Phani Kumar.V在岩土工程领域的研究经验，以及团队在结构工程和软件分析方面的专长，为本文的科学性和实践性奠定了坚实基础。