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第七讲 第八讲水平荷载作用下的D值法
端至柱反弯点的距离(反弯点高度),并制成相应的表格,以供直用。
(l)梁柱线刚度比及层数、层次对反弯点高度的影响
假定框架横梁的线刚度、框架柱的线刚度和层高沿框架高度保持不变, 则按图14-18(a)可求出各层柱的反弯点高度称为标准反弯点高度比,其值与 结构总层数j、该柱所在的层次、框架梁柱线刚度比K及侧向荷载的形式等因 素有关,可由附录11附表11-1、附表11-2查得。表中K值可按表14-3计算。
位移时,柱所承受的剪力,即对于框架结构中第j层第 K柱 :
Djk =
Vjk ∆u j
(14-6)
b.在框架受力后,柱AB及相邻各构件的变形如图14-17b所 示,由节点A和节点B的力矩平衡条件,分别可得:
c.将以上两式相加,化简后得 :
式中 :
d. AB d.柱AB所受到的剪力为: :
e.将式(a)代人式(b),得 :
2.水平荷载作用下的D值法 A.假定: (l)柱AB及与其上下相邻柱的线刚度均为ic . (2)柱AB及与其上下相邻柱的层间水平位移均为 △uj (3)柱AB两端节点及与其上下左右相邻的各个节点的转 角均为θ; (4)与柱AB相交的横梁的线刚度分别为 i1 、 i2、 i3、 i4 。
B. D值法公式推导 1.改进后的柱侧向刚度D a.柱的侧向刚度是当柱上下端产生单位相对横向
上式中 值反映了梁柱线刚度比值对柱侧向刚度的一个影响(降低) 系数,当框架梁的线刚度为无穷大时,K=∞,α=1。底层柱的侧 向刚度修正系数可同理求得。表14-3列出了各种情况下的值及相 应的K值的计算公式。
2.层间剪力按下式分配给该层的各柱
式中:Vjk—第j层第k柱所分配到的剪力; Djk—第j层第k柱的侧向刚度D值 ; m—第j层框架柱数; Vj—第j层的层间剪力
查附表11-3即得 y1的值
以负号。对于底层柱,不考虑修正值,即取y1 =0。
(3)层高变化对反弯点的影响
若某柱所在层的层高与相邻上层或下层的层高不同,则该柱的反弯点 位置就不同于标准反弯点位置而需要修正。 当上层层高发生变化时,反弯点高度的上移增量为 y2h,见图 14-18(C);当 下层层高发生变化时,反弯点高度的上移增量为y3h,见图 14-18(d),
y2、y3可由附录11-4查得。
对于顶层柱;·不考虑修正值y2 ,即取y2 =0;对于底层柱,不考虑修正值
y3,,即取y3=0。 综上所述,经过各项修正后,柱底至反弯点的高度yn 可由下式求出 : yn=(y0+y1 +y2 +y3)h (14-9)
4. 求梁瑞弯矩、梁端剪力、各柱的轴力 在 按 式 ( 14-6 ) 求 得 框 架 柱 的 侧 向 刚 度 D 按 式 (14-8)求得各柱的剪力、接式( 14-9)求得各柱的反 弯点高度后,与反弯点法一样,就可求出各柱的杆端弯 矩。然后,即可根据节点平衡条件求得梁瑞弯矩,并进 而求出各梁端的剪力和各柱的轴力。 D值法例题
(2)上下横梁线刚度比对反弯点的高度影响
若某层柱的上下横梁线刚度不同,则该层柱的反弯点位置将向横梁刚度较 小的一侧偏移,因而必须对标准反弯点进行修正,这个修正值就是反弯点高 度的上移增量 y1h, y1可根据上下横梁的线刚度比I和K由附表11-3查得。 当( i1+i2)<( i3+i4)时,反弯点上移,由:
第七讲 水平荷载作用下的D值法
1.用反弯点法计算水平荷载作用下框架内力的优缺点 (1)反弯点法首先假定梁柱之间的线刚度之比为无穷大,其次 又假定柱的反弯点高度为一定值,从而使框架结构在侧向荷载作 用下的内力计算大为简化,但这样做同时也带来了一定的误差。 (2)当梁柱线刚度较为接近时,特别是在高层框架结构或抗震 设计时,梁的线刚度可能小于柱的线刚度,框架节点对柱的约束 应为弹性支承,即框架柱的侧向刚度不能由图14-15求得,柱的 侧向刚度不仅与柱的线刚度和层高有关,而且还与梁的线刚度等 因素有关。 (3)柱的反弯点高度也与梁柱线刚度比、上下层横梁的线刚度 比、上下层层高的变化等因素有关。 日本武藤清教授在分析了上述影响因素的基础上,对反弯点 法中柱的侧向刚度和反弯点高度的计算方法作了改进,称为改进 反弯点法。
3. 修正后的柱反弯点高度 各个柱的反弯点位置取决于该柱上下端转角的比值。
如果柱上下端转角相同,反弯点就在柱高的中央;如果柱上下端转角不同, 则反弯点偏向转角较大的一端,亦即偏向约束刚度较外荷载的形式、 梁柱线刚度比、结构总层数及该柱所在的层次、柱上下 横梁线刚度比、上层层高的变化、下层层高的变化等。 为分析上述因素对反弯点高度的影响,可假定框架在节点水平 力作用下,同层各节点的转角相等,即假定同层各横梁 的反弯点均在各横梁跨度的中央而该点又无竖向位移。 这样,一个多层多跨的框架可简化成图14-18(a) 所示的计算简图。当上述影响因素逐一发生变化时,可分别求出柱底