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文档简介
水平剪力D值法计算24.3.2D值法1.剪力分配在利用抗侧刚度作剪力分配时,作了以下两个假定:(1)忽略在水平荷载作用下柱的轴向变形及剪切变形,柱的剪力只与弯曲变形产生的水平位移有关;(2)梁的轴向变形很小,可以忽略,因而同一楼层处柱端位移相等。假定在同一楼层中各柱端的侧移相等,则同层柱的相对位移都相等,由此可得到第j层各个柱子的剪力如下:式中i为柱编号,、分别为第j层第i根柱子的剪力及抗侧刚度,假定有m根柱,总剪力为,因为所以由此可得到将代入前面公式,可得;;上式即柱的剪力分配分式。由上面推导过程可见,上式不限于一榀框架中各柱的剪力分配,而可适用于整个框架结构,这时上式中的为该框架结构第层的总剪力,m为该框架结构j层所有柱的总数。在采用D值法时,将总剪力直接分配到柱往往更为方便而直接,不必经过先分配到每榀框架,再分配到柱这个过程。2.反弯点高度比y反弯点到柱底距离与柱高度的比值称为反弯点高度比,令反弯点到柱底距离为yh。在D值法中确定柱反弯点位置时,要考虑影响柱上下结点转角的各种因素,即柱上下端的约束条件。由图24-10可见当两端约束相同时,,反弯点在中点,当两端约束不相同时,,反弯点则移向转角较大的一端,也就是移向约束刚度较小的一端,其极端情况见图24-10(c),图中一端铰结,约束刚度为0,即反弯点与该端重合。影响柱两端约束刚度的主要因素是:(1)结构总层数与该层所在位置;
(2)梁柱线刚度比;
(3)荷载形式;
(4)上层与下层梁刚度比;
(5)上、下层层高变化。令
则
d称为柱的抗侧刚度,即单位侧移下的剪力。这种情况下反弯点在柱的中点。当杆端有相对位移,且有转角时(图24-10b),根据转角位移方程令D值也称为柱的抗侧刚度,定义与d值相同,但D值大小与位移及转角有关。现推导D值如下:在如图24-9所示的框架中,假定框架各层层高相等为h,并假定,各层间侧移,取中间结点B的力矩平衡,则可得
由此可得上式反映了转角与层间位移的关系,k为梁柱刚度比,可以得到令
则
值表示梁柱刚度比对柱刚度的影响,当梁柱刚度比k值无限大时,等于1,所得D值与d值相等。当梁线刚度相对较小时,k值较小,小于1,D值小于d值。因此,被称为柱刚度修正系数。在更为普遍的情况下,中间柱的上下左右四根梁的线刚度不相等,这时取线刚度比值的平均值为k,即边柱情况下,令,可得对于框架的底层柱,由于底端为固结支座,无转角,推导思路类似,过程从略,所得底层柱的k值及值不同于上层柱。现将k及的计算公式归纳于表24-3中。表24-3k及的计算公式上述d值及D值是在不同条件下的柱抗侧刚度,可利用它们求得框架在水平荷载作用下柱的剪力。用d值求解框架内力被称为反弯点法,因为该方法认为柱的反弯点都在中点。反弯点法假定梁刚度无限大,在实际工程中只有时,才可用反弯点法
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