土木工程畢業(yè)設(shè)計外文翻譯3-建筑結(jié)構(gòu)-資料下載頁

【導(dǎo)讀】forcesinbents.

　　

【正文】 地驗算構(gòu)件強度和位移，利 用 計算機對結(jié)構(gòu)進行整體分析，需要時則近一步調(diào)整構(gòu)件截面尺寸。這一階段中應(yīng)包括考慮重力荷載對構(gòu)件內(nèi)力和位移產(chǎn)生的 Ρ 一△二階效應(yīng) 。 7． 構(gòu)件和節(jié)點的詳細設(shè)計。 本章討論在重力和水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力分析方法。這些方法基本上按照設(shè)計過程中的次序介紹，首先是近似法，然后介紹計算機分析技術(shù)。框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析將在第十六章中討論。 框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度主要取決于梁、柱及節(jié)點的抗彎能力，在較高的框架中主要取決于柱子的軸向剛度。作用于框架任一層間的水平集中剪力由該層柱子的抗剪能力抵抗 (圖 7. 1)。 剪力使框架結(jié)構(gòu)每層的柱產(chǎn)生雙曲率彎曲，其反彎點大約在層高的中間部位。上、下柱引起的作用于節(jié)點處的彎矩由相鄰梁承擔(dān)，該梁、柱的變形引起框架的整體變形，使各層間產(chǎn)生水平位移。在水平推力作用下結(jié)構(gòu)的整體變形和剪力圖如圖 7. 1 所示，其凹面朝向風(fēng)荷載作用方向，最大傾角在基底附近，最小傾角在頂端。 外部水平荷載產(chǎn)生的總彎矩由 各層間兩個邊柱中的軸向拉、壓力組成的力矩抵抗 (圖 )。柱子的伸、縮引起結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形，并產(chǎn)生相應(yīng)的水平位移。因為轉(zhuǎn)角沿建筑高度累加，所以整體彎曲變形引起的層間位移隨高度增加而增加，而剪切變形引起的層間位移隨高度的增加而減小。其結(jié)果在建筑的最頂部整體彎曲對層間位移的貢獻會大大超過剪切變形對層間位移的貢獻。但是，整體彎曲變形對總位移的貢獻與剪切變形對總位移的貢獻之比不會超過 10％ ，除非在極高或細長的框架中。因此，高層框架結(jié)構(gòu)變形型式為剪切型。 從梁的連接受力性能來看，高層建筑采用的剛性節(jié)點連續(xù) 的框架不同于一般簡單連接的普通框架。梁在柱邊附近產(chǎn)生負彎矩，跨中正彎矩值常常很小。這種連續(xù)性能使梁中最大彎矩對活荷載的作用方式非常敏感。如果能夠估計出產(chǎn)生最不利彎矩的因素，則必須加以認真的考慮。例如，重力荷載作用下梁在邊柱附近產(chǎn)生的最大負彎矩只會在活荷載作用于邊跨和相間跨時才能發(fā)生，如圖 中的 A 點。而梁在內(nèi)柱附近產(chǎn)生的最大負彎矩只會在活荷載作用于相鄰跨時才能發(fā)生，如圖 B點。當活荷載作用于本跨和相間跨時，梁的跨中正彎矩最大，如圖 7. 3a中的 AB和 CD跨。 框架的尺寸取決于柱子在水平荷載 作用下的抗彎強度，這往往會使框架柱的截面尺寸大于相應(yīng)全對角支撐簡單連接框架的柱截面尺寸。另外，框架支撐結(jié)構(gòu)中的梁被設(shè)計為只具有跨中正彎矩，而框架結(jié)構(gòu)的梁則被設(shè)計為端部為負彎矩和跨中為正彎矩，跨中彎矩值較小。因此，框架結(jié)構(gòu)中梁的截面尺寸會小于相應(yīng)的框架支撐結(jié)構(gòu)中梁的截面尺寸。梁截面的減小將會降低其造價，有時可以降低層高，經(jīng)濟效益明顯。但是，由于剛性節(jié)點的處理相當復(fù)雜，代價較高，使上述經(jīng)濟優(yōu)勢被削弱。 框架結(jié)構(gòu)是多次超靜定結(jié)構(gòu)，因此，只有在確定了構(gòu)件截面尺寸后才能進行精 確分析。所以，在初步設(shè)計階段，可根據(jù)傳統(tǒng)的公式和不考慮構(gòu)件特征值的簡化分析法近似確定構(gòu)件中的內(nèi)力，以此為基礎(chǔ)確定構(gòu)件的截面尺寸。下面將討論在重力荷載作用下構(gòu)件內(nèi)力計算的兩種方法。 梁的內(nèi)力 — 規(guī)范推薦值 對于兩跨以上的框架結(jié)構(gòu)，當任何相鄰兩跨中的長跨不超過短跨的 20%跨度，同時設(shè)計均布活荷載不超過 3倍的恒載時，梁的彎矩和剪力可以按表 。表中各數(shù)值是根據(jù)統(tǒng)一建筑規(guī)范 【 】 中的推薦值給出。對于其它情況，可按照樓面連續(xù)梁采月傳統(tǒng)彎矩分配法或兩次循環(huán)彎矩分配法進行分析確定。 彎矩 分配法 【 】 彎矩分配法用于計算多跨連續(xù)梁的彎矩是非常便利的形式。該方法的計算結(jié)果比表 中的推薦公式計算結(jié)果更精確，特別是對于不等跨和荷載變化較大的情況。 彎矩分配法的分析假定如下 : 1． 梁端約束彎矩以反時針方向為正，順時針方向為負 。 2． 被分析的梁與上、卞柱的連接為固接 。 3． 當構(gòu)件尺寸尚未確定時，每個節(jié)點的分配系數(shù)取 1/n， n 是框架平面內(nèi)連接在各節(jié)點上的構(gòu)件總數(shù)。 兩次循環(huán)彎矩分配實例 . 現(xiàn)以一個實例具體說明兩次循環(huán)彎矩分配的過程。在圖 框架單榻結(jié)構(gòu)的中跨連續(xù)梁 AE和作于其上的荷載。恒載和全部荷載作用下每跨的固端彎矩采用圖 中的公式計算。這些彎矩值匯總于表 中。 彎矩分配的目的是為了確定每個支座處梁在恒載和標準活荷載作用下可能產(chǎn)生的最大彎矩。計算梁在支座處最大彎矩時必須考慮不同的荷載組合，而每種荷載組合作用都應(yīng)進行一次計算。 表 5組彎矩分配，表 。表 7. 3中 a組分配為邊支座 A和 E。為了求出 A點的最大負彎矩。在 AB跨施加全部荷載，在 BC跨只布置恒載。固端彎矩列于 2行。這組 分配主要是為了求出 A點的結(jié)果。第一循環(huán)分配，節(jié)點 B 由修正彎矩 (867+315 )/ 4=U4 平衡指定為 MBA， U 是不平衡彎矩。這些計算可不作記錄，而將修正彎矩的一半即 (U/4)/2傳于 MAB。將此值記錄在第 3行，同時與固端彎矩相力盯，結(jié)果寫在第 4行。 第二循環(huán)包括節(jié)點 A 的釋放和平衡。通過加上 U/3=936/3 =312(MBA 第 5 行 )來平衡原有的不平衡彎矩 936，這也隱含地說明對節(jié)點 A處的兩個柱端增加了同樣大小的彎矩。彎矩分配的第二循環(huán)到此完成，節(jié)點 A處最終的最大彎矩為第 5行數(shù) 值之和，即 93631=624。節(jié)點 E處的最大彎矩分配應(yīng)遵循同樣的方式。 表 b組分配是針對 B節(jié)點的最大彎矩。最不利的荷載作用方式是 BC作用全部荷載 ， CD跨只有恒載。計算過程類似于 a組分配，但首次循環(huán)應(yīng)平衡兩相間節(jié)點 A和 C，同時僅將它們的傳遞彎矩記錄在節(jié)點 B。第二次循環(huán)，將 (1012+782)/4=58 與節(jié)點 B兩邊值分別相加，以此平衡節(jié)點 B。將第 5 行的彎矩相加后就得出節(jié)點 B的兩端最大負彎矩。節(jié)點 C和 D的彎矩分配即 c組和 d組分配按照 b組分配的同樣的方式進行。 全部運算過程可以一同列于表 7， 4 中，表中首先記錄每個節(jié)點處相應(yīng)于恒載和全部荷載的固端彎矩。選擇合理的荷載組合，將所關(guān)心的節(jié)點兩側(cè)相鄰節(jié)點加以平衡，然后將傳遞彎矩分配于所關(guān)心的節(jié)點并記錄。平衡該節(jié)點，完成這個支座的分配。 最大跨中彎矩 與跨中最大正彎矩出現(xiàn)的相應(yīng)最不利荷載條件即為該跨和相 間各跨均作用全部荷載。該值計算的最簡便方法是將兩次循環(huán)彎矩分配組合起來，如表 。采用跨中正彎矩為正號的規(guī)則就可以計算各跨為固端條件時全茍祠苛載在跨中產(chǎn)生的彎矩，并記錄在第 2行的跨中一列。實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點處應(yīng)該能夠轉(zhuǎn)動，所以需要對跨中彎矩加以修正 。修正的方法是 :將該跨左端第 3行的傳遞彎矩乘以 (1+.)/2，右端的傳遞彎矩乘以 (1+0. . )/2，其中 ，這些結(jié)果記錄在跨中一列 上 。例如，從 A傳遞給 AB跨中的彎矩為〔 （ 1+)/2〕 69=40，從 B傳給 AB跨中的彎矩為 〔 （ 1+） /2〕 (145)=85。這些修 正彎矩與固端情況下的跨中彎矩相加就得到了最大跨中正彎矩，即 733+40+82=855。 柱的內(nèi)力 重力荷載使柱子中產(chǎn)生的軸向力可以采用每層間的恒載和活荷載疊加值進行計 算，如果當?shù)噩F(xiàn)行規(guī)范許可，則應(yīng)對活荷載加以折減。重力荷載作用下使柱子中產(chǎn)生的最大彎矩的計算應(yīng)取與該柱相連的梁端彎矩的最大差值均等地分配于上、下柱端節(jié)點，同時，還應(yīng)加上由于柱軸心到梁節(jié)點的偏心引起的不平衡彎矩，這個不平衡彎矩也應(yīng)均等地分配于上、下柱端節(jié)點。