结构中的剪切滞后

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剪滞效应

剪滞效应

英文名称:SectionDayton-MuLeightoneffect 简单的说:墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒,开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后现象。

剪力滞后现象使框筒结构的角柱应力集中。

目录例子效应特点忽略剪力滞效应造成的事故大跨度薄壁箱梁剪力滞效应编辑本段例子如:在结构设计中往往全长加密角柱箍筋,目的之一就是增加角柱的抗剪能力,增加延性。

1、剪力滞后现象越严重,框筒结构的整体空间作用越弱;2、剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。

梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小,剪力滞后越小;3、框筒结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。

此外梁柱的刚度比、平面形状及建筑物高宽比对剪力滞后影响很大。

概念设计时一定考虑全编辑本段效应特点剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。

剪力滞后,有时也叫剪切滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,它严格地符合弹性力学的三大方程,即几何方程、物理方程、平衡方程。

具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。

剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。

在结构水平力作用下,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等:远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形,同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。

这就是一种剪力滞后效应。

当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞。

编辑本段忽略剪力滞效应造成的事故忽略剪力滞效应的影响,就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力,从而导致不安全:如1969-1971年在欧洲不同地方相继发生了四起箱梁失稳或破坏事故。

框筒结构剪力滞后分析

框筒结构剪力滞后分析

框筒结构剪力滞后分析摘要:对框筒结构剪力滞后效应的研究是充分理解框筒结构的工作性能, 优化结构设计所必需的。

通过对剪力滞后效应的特点进行分析找出影响因素,然后根据分析的结论再设计时候采取措施减小剪力滞后对框筒结构的影响。

关键词:框通结构剪力滞后角柱1、框筒结构的剪力滞后现象框筒结构在水平荷载作用下, 截面变形不再符合初等梁理论的平截面假定, 腹板和翼缘的正应力不像传统的受弯构件的直线分布, 而是曲线分布, 这个现象就是框筒结构中的剪力滞后效应。

框筒形成空间框架作用,其中角柱产生三维应力,是形成框筒结构空间作用的重要构件;各层楼板形成隔板,它们保持框筒平面形状在水平荷载作用下不改变,楼板也是形成框筒空间作用的重要构件。

剪力滞后存在着两种不同的形式, 一种是正剪力滞后,另一种是负剪力滞后( 图1)。

正剪力滞后一般出现在框筒结构的中下部, 而负剪力滞后出现在框筒结构的中上部。

2、剪力滞后效应内力分析与水平力方向平行的腹板框架一端受拉,另一端受压。

翼缘框架受力是通过与腹板框架相交的角柱传递过来的角柱受压力缩短,使与它相邻的裙梁承受剪力(受弯),同时相邻柱承受轴力第二根柱子受压又使第二跨裙梁受剪(受弯),相邻柱又承受轴力,如此传递,使翼缘框架的裙梁、柱都承受其平面内的弯矩、剪力与轴力(与水平作用方向相垂直)由于梁的变形,使翼缘框架各柱压缩变形向中心逐渐递减,轴力也逐渐减小;同时,受拉的翼缘框架也产生轴向拉力的剪力滞后效应腹板框架的剪力滞后现象也是由于裙梁的变形造成的,使角柱的轴力增大。

由于翼缘框架各柱和窗裙梁的内力是由角柱传来,其内力和变形都在翼缘框架平面内,腹板框架的内力和变形也在它的平面内,这是框筒在水平荷载作用下内力分布形成“筒”的空间特性。

通常,在框筒结构中要尽量减少框筒柱平面外的弯矩和剪力,使框筒受力和传力更加明确直接,除角柱外,其他柱子主要是单向受压弯,受力性能较好。

3、变形特征框筒结构的变形由两部分组成。

型钢剪力滞后效应

型钢剪力滞后效应

型钢剪力滞后效应是指在高层钢结构或者大型桥梁结构中,由于采用型钢作为抗侧力结构,导致在水平荷载作用下,结构侧向刚度降低、层间位移增大的一种现象。

这种现象的出现,会对结构的承载力和稳定性产生影响,因此需要进行深入的分析和研究。

一、型钢剪力滞后效应的产生原因型钢剪力滞后效应的产生,主要是由于型钢的抗剪承载力较低,导致在水平荷载作用下,结构的侧向变形较大,从而引起层间位移的增大。

具体来说,型钢剪力滞后效应的产生原因可以分为以下几个方面:结构体系的影响:高层钢结构或大型桥梁结构通常采用框架或框筒结构体系,这些体系在水平荷载作用下,容易产生弯曲变形,导致结构侧向刚度降低,从而引发型钢剪力滞后效应。

型钢材料的特性:型钢是一种高强度钢材,其抗拉、抗压和抗剪强度都很高,但是其剪切性能较差,抗剪承载力较低。

因此,在水平荷载作用下,型钢容易发生剪切变形,导致侧向刚度降低。

节点连接方式的影响:高层钢结构或大型桥梁结构的节点连接方式对型钢剪力滞后效应也有影响。

节点连接方式的不合理或者节点连接强度的不足,会导致结构整体刚度降低,从而加剧型钢剪力滞后效应。

施工误差的影响:在高层钢结构或大型桥梁结构的施工过程中,由于施工误差或者安装误差,可能会导致结构构件的垂直度、平整度等参数不符合设计要求,从而影响结构的承载力和稳定性,进一步加剧型钢剪力滞后效应。

二、型钢剪力滞后效应的影响因素型钢剪力滞后效应的影响因素主要包括以下几个方面:结构高度:随着结构高度的增加,结构的侧向刚度逐渐降低,层间位移逐渐增大,从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

因此,在高层钢结构或大型桥梁结构的设计中,应合理控制结构的高度。

结构跨度:随着结构跨度的增加,结构的侧向刚度也会降低,从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

因此,在大型桥梁结构的设计中,应合理控制结构的跨度。

水平荷载大小:水平荷载的大小直接决定了结构的侧向变形程度。

随着水平荷载的增大,结构的侧向变形逐渐增大,从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

混凝土结构设计自考历年简答

混凝土结构设计自考历年简答

全国2010年10月10.简要说明剪力墙结构中系数α的物理意义,并判断α<10时剪力墙的类型。

答:①α为剪力墙整体性系数,反映了连梁总转角刚度与墙肢总线刚度两者的相对比值,是一个无量纲系数。

②α<10时,为联肢剪力墙。

10.牛腿设计的主要内容是什么?答:①确定牛腿的截面尺寸②承载力计算③配筋构造。

11.简述梁柱节点在地震作用下破坏的主要原因。

答:①节点的受剪承载力不足②箍筋稀少③梁筋锚固长度不足。

12.在框架—剪力墙的计算中,为何有时要对综合框架总剪力V f进行修正?当V f<0.2V o时,如何修正?答:①在工程设计中,为防止由于某些原因引起剪力墙刚度的突然降低而导致整个结构承载能力下降过多,在框架内力计算时,V f不得太小。

②若V f<0.2V o时,则V f应取下列二者的较小值:1.5V f,max,0.2V。

13.简述用D值法确定框架柱反弯点位置的主要步骤。

答:①根据框架总层数、楼层所在位置及梁柱的线刚度比,求标准反弯点高度比y0。

②求上、下层横梁线刚度比对y0的修正值y1。

③求上、下层层高变化对y0的修正值y2、y3。

④求框架柱的反弯点高度y h:y h=(y0+y1+y2+y3)h0。

全国2010年1月14.对单层厂房柱牛腿进行承载力计算时,可取什么样的计算简图?并画出示意图。

并写出正截面承载力计算公式。

答:①根据牛腿的受力特点,计算时可将牛腿简化为一个以顶端纵向钢筋为水平拉杆,以混凝土斜向压力带为压杆的三角形桁架。

②A s=F v a/0.85f y h0+1.2F k/f y。

15.简述框架柱的抗震设计原则。

答:①强柱弱梁。

②在弯曲破坏之前不发生剪切破坏,使柱有足够的抗剪能力。

③控制柱的轴压比不要太大。

④加强约束,配置必要的约束箍筋。

16.用分层法计算竖向荷载作用下框架弯矩的主要计算步骤是什么?答:①画出分层框架的计算简图。

②计算框架梁、柱的线刚度,注意除底层以外的各柱线刚度应乘以折减系数0.9。

框筒结构在地震作用下剪力滞后及塑性耗能分析

框筒结构在地震作用下剪力滞后及塑性耗能分析

ABSTRACTFirstly, the influence of curvature differential equation on the lateral stiffness distribution of high-rise frame-tube structures is studied by means of theoretical analysis. In addition, shear lag is an inherent characteristic of the frame-tube structure, which weakens the spatial effect of the structure and reduces the bearing capacity of the structure. This paper analyzes the factors (floor slab) that influence the shear lag effect from a new perspective, and draws a conclusion by comparing multiple sets of models. last but not least, the structure will be damaged under the action of rare earthquakes. In this paper, the relevant indexes of plastic energy dissipation and damage of the structure are analyzed by means of numerical simulation. The main research contents are as follows:In this paper, the plane flexural stiffness considering shear lag is introduced, and the variation law of the continuous lateral stiffness is analyzed by combining the differential equation of bending moment and curvature. The influence of the variation law of the lateral stiffness along the height on the lateral deformation of the structure under the elastic state is discussed.Previous literature mainly focused on the analysis of shear lag effect of frame-tube structure at the component level, and neglected the role of floor slab without considering the synergy of various components. The effect of floor slab is similar to the effect of mantang foundation on uneven settlement of foundation. Under the same condition, the edge warping of floor slab with different thickness is different. Theoretical analysis shows that the lag effect of shear force can be reduced when the floor slab reaches a certain thickness. In this paper, the influence of different plate thickness models on shear lag is analyzed.Using ABAQUS finite element analysis. the material model of concrete and steel are described in detail as well as the unit type, Seismic waves are selected according to the ing seismic waves to analyze plastic energy dissipation of structures under severe earthquake , and even the beam damage law, with PGA, AI index, earthquake with three parameters and specification methods to analyze the relationship and structural damage.The significance of this study lies in the systematic analysis of the factors influencing the structural performance and the elastic-plastic performance of the structure under the action of rare earthquakes from both·internal and external factors. The Internal causes can be concluded: In order to reduce the shear lag effect theivstiffness distribution of the structure itself should be gradually reduced from bottom to top according to the rule of cubic curve, and the uneven warping of the floor can be reduced by increasing the thickness of the floor. External causes are attributed to: the greater the peak acceleration of seismic waves are, the greater the energy input into the structure are causing greater damage to the structure. Besides, with the same peak acceleration, the shorter the effective duration of seismic waves are the greater the instantaneous input energy are and the adverse effect have on the structure ,which leads to the dispersion of time-history analysis structure.Key words: Frame tube structure,Lateral stiffness,The shear lag,Energy consumption ,Finite element analysisv目 录独创性声明 (i)关于论文使用授权的说明............................................................................................ i i 中文摘要................................................................................................................. i ii ABSTRACT ...................................................................................................................... i v 1. 绪论 (1)1.1 立题背景、研究意义及当下研究现状 (1)1.1.1 立题背景 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 高层结构体系分类 (3)1.4 当代我国高层的发展趋势和特点分析 (6)1.4.1 发展趋势 (6)1.4.2 高层结构的特点 (7)1.5 本文主要内容 (8)1.5.1 研究方法 (8)1.5.2 主要工具 (8)1.5.3 本文主要工作 (8)2. 变截面框筒的受力变形分析 (10)2.1 前言 (10)2.2 变截面框筒性能分析 (10)2.2.1 框筒的变形规律 (10)2.2.2 受弯承载力分析 (11)2.2.3 剪力滞后的浅析 (12)2.2.4 轴压比分析 (12)2.3 结构的变形分析 (13)2.3.1 弹性状态下的分析模型 (14)2.3.2 荷载效应 (16)2.4变截面框筒受力分析 (18)2.4.1 等效封闭筒壁厚线性变化的框筒结构受力分析 (18)2.4.2等效封闭筒壁厚二次变化的框筒结构分析 (22)2.4.3 等效封闭筒壁厚三次变化的框筒结构分析 (23)2.4.4 等效封闭筒壁厚不变的框筒结构分析 (25)2.5变截面框筒变形分析 (26)vi2.5.1 框筒结构顶点侧移计算 (26)2.5.2 框筒结构顶点位移角计算 (34)2.6 本章小结 (40)3. 框筒结构的剪力滞后分析 (42)3.1 前言 (42)3.2 剪力滞后理论分析方法 (42)3.2.1 基于能量的变分原理分析 (42)3.2.2 剪力滞后简化计算方法 (44)3.3 剪力滞后的机理分析 (44)3.4 剪力滞后相关因素分析 (46)3.4.1 剪力滞后因素分析 (46)3.4.2 楼板厚度对剪力滞后影响分析 (47)3.5 总结 (52)4. 框筒结构时程分析以及耗能损伤研究 (54)4.1 前言 (54)4.2 基本信息 (55)4. 2.1 研究方法 (55)4.2.2 地震波的选择 (56)4.2.3 选用材料模型 (60)4.2.4 钢筋与混凝土的共同作用 (62)4.2.5 时程分析理论 (63)4.3 有限元分析 (64)4.3.1 前言 (64)4.3.2 有限元模型 (64)4.3.3 罕遇地震荷载 (65)4.4 结构耗能能力影响分析 (66)4.4.1 时程分析结果 (66)4.4.2 时结构损伤分布 (67)4.5 连梁截面高度对结构的耗能影响 (69)4.5.1 塑性耗能 (70)4.5.2 损伤分布 (71)4.6 改变连梁分布对结构耗能的影响分析 (72)4.6.1 与幅值相关强度指标 (72)4.6.2 与耗能相关的强度指标 (74)4.6.3 有效持时影响分析 (75)4.7 本章小结 (76)vii5. 结论与展望 (77)5.1 结论 (77)5.2 展望 (77)参考文献 (78)致谢 (82)viii11. 绪论1.1 立题背景、研究意义及当下研究现状1.1.1 立题背景我国是人力资源丰富的大国,近年随着国家整体经济地腾飞,城市化发展迅速,一些大型城市出现了所谓的“城市病”,城市土地资源日益稀缺,但是大城市的聚集效应使得大量的人口涌入城市,这就催生了社会对于高层建筑的迫切需求,框筒结构作为高层结构形式之一逐渐受到青睐。

剪切滞后的现象和原因

剪切滞后的现象和原因

剪切滞后的现象和原因
剪力滞后在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。

剪力滞后有时也叫剪切滞后,具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。

例如在墙体上开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后效应。

在对称弯曲荷载作用下,如果箱梁具有初等弯曲理论中所假定的无限抗剪刚度(即时变形的平截面假定),那么弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。

但是,箱梁产生的弯曲的横向力(压应力)通过肋板传给翼板,而剪应力在翼板上的分布是不均匀的,在交接处最大,离开肋板逐渐减小,因此剪切变形沿翼板分布是不均匀的,从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状,这种现象工程界称之为“剪力滞效应”。

剪力滞现象越严重,框筒结构的整体空间越弱。

框筒结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。

钢结构38个常见问题答疑(值得收藏)

钢结构38个常见问题答疑(值得收藏)

钢结构38个常见问题答疑(值得收藏)01门式刚架问答一看弯矩图时,可看到弯矩,却不知弯矩和构件截面有什么关系?答:受弯构件受弯承载力Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f其中W为截面抵抗矩根据截面抵抗矩可手工算大致截面02H型钢平接是怎样规定的?答:想怎么接就怎么接,呵呵...主要考虑的是弯矩和/或剪力的传递.另外,在动力荷载多得地方,设计焊接节点要尤其小心平接.03“刨平顶紧”,刨平顶紧后就不用再焊接了吗?答:磨光顶紧是一种传力的方式,多用于承受动载荷的位置.为避免焊缝的疲劳裂纹而采取的一种传力方式.有要求磨光顶紧不焊的,也有要求焊的.看具体图纸要求.接触面要求光洁度不小于12.5,用塞尺检查接触面积.刨平顶紧目的是增加接触面的接触面积,一般用在有一定水平位移、简支的节点,而且这种节点都应该有其它的连接方式(比如翼缘顶紧,腹板就有可能用栓接).一般的这种节点要求刨平顶紧的部位都不需要焊接,要焊接的话,刨平顶紧在焊接时不利于融液的深入,焊缝质量会很差,焊接的部位即使不开坡口也不会要求顶紧的.顶紧与焊接是相互矛盾的,所以上面说顶紧部位再焊接都不准确.不过也有一种情况有可能出现顶紧焊接,就是顶紧的节点对其它自由度的约束不够,又没有其它部位提供约束,有可能在顶紧部位施焊来约束其它方向的自由度,这种焊缝是一种安装焊缝,也不可能满焊,更不可能用做主要受力焊缝.04钢结构设计时,挠度超出限值,会后什么后果?答:影响正常使用或外观的变形;影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝);影响正常使用的振动;影响正常使用的其它特定状态.05挤塑板的作用是什么?答:挤塑聚苯乙烯(XPS)保温板,以聚苯乙烯树脂为主要原料,经特殊工艺连续挤出发泡成型的硬质板材.具有独特完美的闭孔蜂窝结构,有抗高压、防潮、不透气、不吸水、耐腐蚀、导热系数低、轻质、使用寿命长等优质性能的环保型材料.挤塑聚苯乙烯保温板广泛使用于墙体保温、低温储藏设施、泊车平台、建筑混凝土屋顶极结构屋顶等领域装饰行业物美价廉的防潮材料.挤塑板具有卓越持久的特性:挤塑板的性能稳定、不易老化.可用30--50年,极其优异的抗湿性能,在高水蒸气压力的环境下,仍然能够保持低导热性能.挤塑板具有无与伦比的隔热保温性能:挤塑板因具有闭孔性能结构,且其闭孔率达99%,所以它的保温性能好.虽然发泡聚氨酯为闭孔性结构,但其闭孔率小于挤塑板,仅为80%左右.挤塑板无论是隔热性能、吸水性能还是抗压强度等方面特点都优于其他保温材料,故在保温性能上也是其他保温材料所不能及的.挤塑板具有意想不到的抗压强度:挤塑板的抗压强度可根据其不同的型号厚度达到150--500千帕以上,而其他材料的抗压强度仅为150--300千帕以上,可以明显看出其他材料的抗压强度,远远低于挤塑板的抗压强度.挤塑板具有万无一失的吸水性能:用于路面及路基之下,有效防水渗透.尤其在北方能减少冰霜及受冰霜影响的泥土结冻等情况的出现,控制地面冻胀的情况,有效阻隔地气免于湿气破坏等.06什么是长细比?回转半径=√(惯性矩/面积)长细比=计算长度/回转半径答:结构的长细比λ=μl/i,i为回转半径长细比.概念可以简单的从计算公式可以看出来:长细比即构件计算长度与其相应回转半径的比值.从这个公式中可以看出长细比的概念综合考虑了构件的端部约束情况,构件本身的长度和构件的截面特性.长细比这个概念对于受压杆件稳定计算的影响是很明显的,因为长细比越大的构件越容易失稳.可以看看关于轴压和压弯构件的计算公式,里面都有与长细比有关的参数.对于受拉构件规范也给出了长细比限制要求,这是为了保证构件在运输和安装状态下的刚度.对稳定要求越高的构件,规范给的稳定限值越小.07受弯工字梁的受压翼缘的屈曲,是沿着工字梁的弱轴方向屈曲,还是强轴方向屈曲?答:当荷载不大时,梁基本上在其最大刚度平面内弯曲,但当荷载大到一定数值后,梁将同时产生较大的侧向弯曲和扭转变形,最后很快的丧失继续承载的能力.此时梁的整体失稳必然是侧向弯扭弯曲.解决方法大致有三种:1)增加梁的侧向支撑点或缩小侧向支撑点的间距.2)调整梁的截面,增加梁侧向惯性矩Iy或单纯增加受压翼缘宽度(如吊车梁上翼缘).3)梁端支座对截面的约束,支座如能提供转动约束,梁的整体稳定性能将大大提高.08钢结构设计规范中为什么没有钢梁的受扭计算?答:通常情况下,钢梁均为开口截面(箱形截面除外),其抗扭截面模量约比抗弯截面模量小一个数量级,也就是说其受扭能力约是受弯的1/10,这样如果利用钢梁来承受扭矩很不经济.于是,通常用构造保证其不受扭,故钢结构设计规范中没有钢梁的受扭计算.09无吊车采用砌体墙时的柱顶位移限值是h/100还是h/240?答:轻钢规程确实已经勘误过此限值,主要是1/100的柱顶位移不能保证墙体不被拉裂.同时若墙体砌在刚架内部(如内隔墙),我们计算柱顶位移时是没有考虑墙体对刚架的嵌固作用的(夸张一点比喻为框剪结构).10什么叫做最大刚度平面?答:最大的刚度平面就是绕强轴转动平面,一般截面有两条轴,其中绕其中一条的转动惯性矩大,称为强轴,另一条就为弱轴.11采用直缝钢管代替无缝管,不知能不能用?答:结构用钢管中理论上应该是一样,区别不是很大,直缝焊管不如无缝管规则,焊管的形心有可能不在中心,所以用作受压构件时尤其要注意,焊管焊缝存在缺陷的机率相对较高,重要部位不可代替无缝管,无缝管受加工工艺的限制管壁厚不可能做的很薄(相同管径的无缝管平均壁厚要比焊管厚).很多情况下无缝管材料使用效率不如焊管,尤其是大直径管.无缝管与焊管最大的区别是用在压力气体或液体传输上(DN).12剪切滞后和剪力滞后有什么区别吗?它们各自的侧重点是什么?答:剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象.剪力滞后,有时也叫剪切滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,具体表现是在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后.墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒,开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后现象.13地脚螺栓锚固长度加长会对柱子的受力产生什么影响?答:锚栓中的轴向拉应力分布是不均匀的,成倒三角型分布,上部轴向拉应力最大,下部轴向拉应力为0.随着锚固深度的增加,应力逐渐减小,最后达到25~30倍直径的时候减小为0.因此锚固长度再增加是没有什么用的.只要锚固长度满足上述要求,且端部设有弯钩或锚板,基础混凝土一般是不会被拉坏的.14应力幅准则和应力比准则的异同及其各自特点?答:长期以来钢结构的疲劳设计一直按应力比准则来进行的.对于一定的荷载循环次数,构件的疲劳强度σmax和以应力比R为代表的应力循环特征密切相关.对σmax引进安全系数,即可得到设计用的疲劳应力容许值〔σmax〕=f(R).把应力限制在〔σmax〕以内,这就是应力比准则.自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来,工程界从实践中逐渐认识到和这类结构疲劳强度密切相关的不是应力比R,而是应力幅Δσ.应力幅准则的计算公式是Δσ≤〔Δσ〕.〔Δσ〕是容许应力幅,它随构造细节而不同,也随破坏前循环次数变化.焊接结构疲劳计算宜以应力幅为准则,原因在于结构内部的残余应力.非焊接构件,对于R>=0的应力循环,应力幅准则完全适用,因为有残余应力和无残余应力的构件疲劳强度相差不大.对于R<0的应力循环,采用应力幅准则则偏于安全较多.15什么是热轧,什么是冷轧,有什么区别?答:热扎是钢在1000度以上用轧辊压出,通常板小到2MM厚,钢的高速加工时的变形热也抵不到钢的面积增大的散热,即难保温度1000度以上来加工,只得牺牲热轧这一高效便宜的加工法,在常温下轧钢,即把热轧材再冷轧,以满足市场对更薄厚度的要求.当然冷轧又带来新的好处,如加工硬化,使钢材强度提高,但不宜焊,至少焊处加工硬化被消除,高强度也无了,回到其热轧材的强度了,冷弯型钢可用热扎材,如钢管,也可用冷扎材,冷扎材还是热轧材,2MM厚是一个判据,热轧材最薄2MM厚,冷扎材最厚3MM.16为什么梁应压弯构件进行平面外平面内稳定性计算,但当坡度较小时可仅计算平面内稳定性即可?答:梁只有平面外失稳的形式.从来就没有梁平面内失稳这一说.对柱来说,在有轴力时,平面外和平面内的计算长度不同,才有平面内和平面外的失稳验算.对刚架梁来说,尽管称其为梁,其内力中多少总有一部分是轴力,所以它的验算严格来讲应该用柱的模型,即按压弯构件的平面内平面外都得算稳定.但当屋面坡度较小时,轴力较小,可忽略,故可用梁的模型,即不用计算平面内稳定.门规中的意思(P33,第6.1.6-1条)是指在屋面坡度较小时,斜梁构件在平面内只需计算强度,但在平面外仍需算稳定.17为何次梁一般设计成与主梁铰接?答:如果次梁与主梁刚接,主梁同一位置两侧都有同荷载的次梁还好,没有的话次梁端弯矩对于主梁来说平面外受扭,还要计算抗扭,牵扯到抗扭刚度,扇性惯性矩等.另外刚接要增加施工工作量,现场焊接工作量大大增加.得不偿失,一般没必要次梁不作成刚接.18高强螺栓长度如何计算的?答:高强螺栓螺杆长度=2个连接端板厚度+一个螺帽厚度+2个垫圈厚度+3个丝口长度.19屈曲后承载力的物理概念是什么?答:屈曲后的承载力主要是指构件局部屈曲后仍能继续承载的能力,主要发生在薄壁构件中,如冷弯薄壁型钢,在计算时使用有效宽度法考虑屈曲后的承载力.屈曲后承载力的大小主要取决于板件的宽厚比和板件边缘的约束条件,宽厚比越大,约束越好,屈曲后的承载力也就越高.在分析方法上,目前国内外规范主要是使用有效宽度法.但是各国规范在计算有效宽度时所考虑的影响因素有所不同.20什么是塑性算法?什么是考虑屈曲后强度?答:塑性算法是指在超静定结构中按预想的部位达到屈服强度而出现塑性铰,进而达到塑性内力重分布的目的,且必须保证结构不形成可变或瞬变体系.考虑屈曲后强度是指受弯构件的腹板丧失局部稳定后仍具有一定的承载力,并充分利用其屈曲后强度的一种构件计算方法.21软钩吊车与硬钩有什么区别?答:软钩吊车:是指通过钢绳、吊钩起吊重物.硬钩吊车:是指通过刚性体起吊重物,如夹钳、料耙.硬钩吊车工作频繁.运行速度高,小车附设的刚性悬臂结构使吊重不能自由摆动.22什么叫刚性系杆,什么叫柔性系杆?答:刚性系杆即可以受压又可以受拉,一般采用双角钢和圆管,而柔性系杆只能受拉,一般采用单角钢或圆管.23长细比和挠度是什么关系呢?答:1)挠度是加载后构件的的变形量,也就是其位移值.2)长细比用来表示轴心受力构件的刚度"长细比应该是材料性质.任何构件都具备的性质,轴心受力构件的刚度,可以用长细比来衡量.3)挠度和长细比是完全不同的概念.长细比是杆件计算长度与截面回转半径的比值.挠度是构件受力后某点的位移值.24请问地震等级那4个等级具体是怎么划分的?答:抗震等级:一、二、三、四级.抗震设防烈度:6、7、8、9度.抗震设防类别:甲、乙、丙、丁四类.地震水准:常遇地震、偶遇地震、少遇地震、罕遇地震.25隅撑能否作为支撑吗?和其他支撑的区别?答:1)隅撑和支撑是两个结构概念.隅撑用来确保钢梁截面稳定,而支撑则是用来与钢架一起形成结构体系的稳定,并保证其变形及承载力满足要求.2)隅撑可以作为钢梁受压翼缘平面外的支点.它是用来保证钢梁的整体稳定性的.26钢结构轴心受拉构件设计时须考虑什么?答:1)在不产生疲劳的静力荷载作用下,残余应力对拉杆的承载力没有影响.2)拉杆截面如果有突然变化,则应力在变化处的分布不再是均匀的.3)设计拉杆应该以屈服作为承载力的极限状态.4)承载力极限状态要从毛截面和净截面两方面来考虑.5)要考虑净截面的效率.27钢柱的弹簧刚度怎么计算?计算公式是什么?混凝土柱的弹簧刚度和混凝土柱上有圈梁时的弹簧刚度怎么计算?计算公式是什么?答:弹簧刚度是考虑将柱子按悬臂构件,在柱顶作用一单位力,计算出所引起的侧移,此位移就是弹簧刚度,单位一般是KN/mm.如果有圈梁的情况,在无圈梁约束的方向,弹簧刚度计算同悬臂构件,在另一个方向,因为柱顶有圈梁,所以计算公式中的EI为该方向所有柱的总和.28什么是蒙皮效应?答:在垂直荷载作用下,坡顶门式刚架的运动趋势是屋脊向下、屋檐向外变形.屋面板将与支撑檩条一起以深梁的形式来抵抗这一变形趋势.这时,屋面板承受剪力,起深梁的腹板的作用.而边缘檩条承受轴力起深梁翼缘的作用.显然,屋面板的抗剪切能力要远远大于其抗弯曲能力.所以,蒙皮效应指的是蒙皮板由于其抗剪切刚度对于使板平面内产生变形的荷载的抵抗效应.对于坡顶门式刚架,抵抗竖向荷载作用的蒙皮效应取决于屋面坡度,坡度越大蒙皮效应越显著;而抵抗水平荷载作用的蒙皮效应则随着坡度的减小而增加.构成整个结构蒙皮效应的是蒙皮单元.蒙皮单元由两榀刚架之间的蒙皮板、边缘构件和连接件及中间构件组成.边缘构件是指两相邻的刚架梁和边檩条(屋脊和屋檐檩条),中间构件是指中间部位檩条.蒙皮效应的主要性能指标是强度和刚度.29规范8.5.6上讲,对于吊车梁的横向加劲肋,这宜在肋下端起落弧,是何意思?答:指加劲肋端部要连续施焊,如采取绕角焊、围焊等方法.防止在腹板上引起疲劳裂缝.30箱型柱内隔板最后一道焊缝的焊接是如何进行操作的?答:采用电渣焊焊接,质量很容易保证的!31悬臂梁与悬臂柱计算长度系数不同,如何解释?答:悬臂梁计算长度系数1.0,悬臂柱计算长度系数2.0.柱子是压弯构件,或者干脆就是受压,要考虑稳定系数,所以取2.梁受弯,应该是这个区别吧.32挠度在设计时不符合规范,用起拱来保证可不可以这样做?答:1)结构对挠度进行控制,是按正常使用极限状态进行设计.对于钢结构来说,挠度过大容易影响屋面排水、给人造成恐惧感,对于混凝土结构来说挠度过大,会造成耐久性的局部破坏(包括混凝土裂缝).我认为,因建筑结构挠度过大造成的以上破坏,都能通过起拱来解决.2)有些结构起拱很容易,比如双坡门式刚架梁,如果绝对挠度超限,可以在制作通过加大屋面坡度来调整.有些结构起拱不太容易,比如对于大跨度梁,如果相对挠度超限,则每段梁都要起拱,由于起拱梁拼接后为折线,而挠度变形为曲线,两线很难重合,会造成屋面不平.对于框架平梁则更难起拱了,总不能把平梁做成弧行的.3)假如你准备用起拱的方式,来降低由挠度控制的结构的用钢量,挠度控制规定要降低,这时必须控制活载作用下的挠度,恒载产生的挠度用起拱来保证.33什么是钢结构柱的中心座浆垫板法?答:钢结构柱安装的中心座浆垫板法,省工省时,施工精度可控制在2mm以内,综合效益可提高20%以上.施工步骤如下:1)按施工图进行钢柱基础施工(与通常施工方法一样),基础上面比钢柱底面安装标高低30~50mm,以备放置中心座浆垫板.2)根据钢柱自重Q、螺栓预紧力F、基础混凝土承压强度P,计算出最小承压面积Amin.3)用厚度为10、12mm的钢板制作成方形或圆形的中心座浆垫板,其面积不宜小于最小承压面积Amin的2倍.4)在已完工的基础上座浆并放置中心座浆垫板.施工时需用水平尺、水平仪等工具进行精确测量,保证中心垫板水平度,保证垫板中心与安装轴线一致,保证垫板上面标高与钢柱底面安装标高一致.5)待座浆层混凝土强度达到设计强度的75%以上时,进行钢柱的吊装.钢柱的吊装可直接进行,只需通过调整地脚螺栓即可进行找平找正.6)进行二次灌浆,采用无收缩混凝土或微膨胀混凝土.进行二次灌浆.34轴心受压构件弯曲屈曲采用小挠度和大挠度理论,小挠度和小变形理论有什么区别?答:小变形理论是说结构变形后的几何尺寸的变化可以不考虑,内力计算时仍按变形前的尺寸!这里的变形包括所有的变形:拉、压、弯、剪、扭及其组合.小挠度理论认为位移是很小的,属于几何线性问题,可以用一个挠度曲线方程去近似,从而建立能量,推导出稳定系数,变形曲率可近似用y”=1/ρ代替!用Y”来代替曲率,是用来分析弹性杆的小挠度理论.在带弹簧的刚性杆里,就不是这样了.还有,用大挠度理论分析,并不代表屈曲后,荷载还能增加,比如说圆柱壳受压,屈曲后只能在更低的荷载下保持稳定.简单的说,小挠度理论只能得到临界荷载,不能判断临界荷载时或者屈曲后的稳定.大挠度理论可以解出屈曲后性能.35什么是二阶弯矩,二阶弹塑性分析?答:对很多结构,常以未变形的结构作为计算图形进行分析,所得结果足够精确.此时,所得的变形与荷载间呈线性关系,这种分析方法称为几何线性分析,也称为一阶(First Order)分析.而对有些结构,则必须以变形后的结构作为计算依据来进行内力分析,否则所得结果误差就较大.这时,所得的变形与荷载间的关系呈非线性分析.这种分析方法称为几何非线性分析,也称为二阶(Second Order)分析.以变形后的结构作为计算依据,并且考虑材料的弹塑性(材料非线性)来进行结构分析,就是二阶弹塑性分析.36什么是“包兴格效应”,它对钢结构设计的影响大吗?答:包新格效应就是在材料达到塑性变形后,歇载后留下的不可恢复的变形,这种变形是塑性变形,这种变形对结构是否有影响当然是可想而只的.37什么是钢材的层层状撕裂?答:钢板的层状撕裂一般在板厚方向有较大拉应力时发生.在焊接节点中,焊缝冷却时,会产生收缩变形.如果很薄或没有对变形的约束,钢板会发生变形从而释放了应力.但如果钢板很厚或有加劲肋,相邻板件的约束,钢板受到约束不能自由变形,会在垂直于板面方向上产生很大的应力.在约束很强的区域,由于焊缝收缩引起的局部应力可能数倍于材料的屈服极限,致使钢板产生层状撕裂.38钢材或钢结构的脆性断裂是在什么情况下发生的?答:钢材或钢结构的脆性断裂是指应力低于钢材抗拉强度或屈服强度情况下发生突然断裂的破坏.钢结构尤其是焊接结构,由于钢材、加工制造、焊接等质量和构造上的原因,往往存在类似于裂纹性的缺陷.脆性断裂大多是因这些缺陷发展以致裂纹失稳扩展而发生的,当裂纹缓慢扩展到一定程度后,断裂即以极高速度扩展,脆断前无任何预兆而突然发生,破坏.。

剪切滞后对受拉角钢强度的影响

剪切滞后对受拉角钢强度的影响

剪切滞后对受拉角钢强度的影响刘菁菁【摘要】为了研究剪切滞后对受拉角钢强度的影响,并对单面连接角钢强度计算公式进行修正.根据Whitmore应力扩散概念,初步确定了应力扩散角,建立了求解剪切滞后强度计算公式,并通过有限元分析软件,对受力模型与理论结果进行对比分析.结果表明:剪切滞后对受拉角钢强度有很大的影响,剪力滞后系数公式可以用于理论计算和工程设计.【期刊名称】《江苏建筑职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(014)002【总页数】3页(P15-17)【关键词】剪切滞后;有效净截面积;单面连接;受拉角钢;影响分析【作者】刘菁菁【作者单位】江苏建筑职业技术学院建筑工程技术学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TU391角钢在建筑结构中常用于受拉构件,在桁架、刚架结构中,作为弦杆、腹杆和支撑等构件.常见的做法是将角钢的一个肢与节点板相连,另一个肢外伸[1].因此,当角钢单面受拉连接时,只有部分截面承受荷载,会产生剪切滞后现象.剪切滞后使构件截面正应力分布不均,净截面强度不能完全发挥作用.因此,受拉角钢强度计算时必须考虑剪切滞后的影响.另外,由于截面的部分连接,使得外力与构件截面的中和轴不能重合,外力偏心加剧了构件的弯曲变形.因此,剪切滞后、连接偏心和应力集中的共同影响,使得受拉角钢承载能力降低较大.影响剪切滞后的因素很多,包括截面的类型、尺寸、连接形式、焊缝长度、构件长细比、受力偏心等等.本文采用计算支撑构件节点板应力沿某个角度扩散的方法,对构件在极限状态下应力分布进行研究.根据应力分布情况得到角钢净截面面积,进而得到构件考虑剪切滞后的强度计算公式.1)基本假定.角钢由两个肢组成,可以拆开来分析,每个肢可以看做是一块钢板.下面以钢板为例进行分析.钢板和节点板采用侧面角焊缝连接.钢板承受拉力为2T,板厚为t.侧面角焊缝受剪,焊缝处剪应力分布受板件自身的刚度、焊缝长度、焊缝位置、荷载大小等影响.如果,钢板和连接板刚度相近,连接长度较短时,可以认为剪应力均匀分布.当连接长度比较长时,则剪应力分布不均匀,焊缝两端比中部剪应力大.为了简化计算,假设在极限状态下焊缝处剪应力沿焊缝全长分布趋向均匀,如图1所示.2)基本原理.基本原理按弹性和塑性2个阶段进行分析.(1)弹性阶段[7].把焊缝划分成若干个有限单元.在每个单元上,剪应力按照应力扩散角θ传至危险截面,如图2(a)所示.焊缝d x长度范围内承受的剪应力q为:式中:q为焊缝单位长度上剪应力,N/mm2;T为拉力,N;L为焊缝长度,mm.则危险截面处正应力为:式中:σ为截面正应力,N/mm2;θ为应力扩散角;t为构件厚度,mm.公式(2)即为构件危险截面拉应力的表达式.将其绘成曲线见图2(b)所示.可以看出,应力在危险截面处分布不均匀,越靠近焊缝应力越大.(2)塑性阶段.由于钢材自身具有较好的塑性变形能力,进入弹塑性阶段后,构件应力分布会由弹性阶段的不均匀而趋向于均匀.构件在塑性阶段极限状态时,危险截面的正应力均匀分布,分布范围为应力扩散角度所覆盖的范围,且达到钢材屈服强度f y.假定角钢与节点板采用焊接的方式连接,采用侧面角焊缝,分别为L 1、L 2,其中L 1>L 2,正面角焊缝为L 3.与节点板相连的肢宽为w a,外伸肢的宽度为w b.角钢肢宽通常w b>w a.较长焊缝L 1端部为危险截面,如图3a所示.假定极限状态时钢材有足够的塑性变形能力,允许应力重分布.且截面应力达到强度Fu时 ,构件破坏.构件危险截面在应力扩散角范围内,应力分布均匀.把角钢两个肢展平分析.对于有正面角焊缝的角钢,可以把3条焊缝处应力扩散情况分别加以分析,如图3(b)所示.与3条焊缝L 1、L 2、L 3所对应的危险截面应力分别为F 1、F 2、F 3,叠加后,最终危险截面处应力达到F u,如图4所示.当L 1≥w b/tanθ时,截面全部有效,如图4(a)所示;当L 1<w b/tanθ时,截面部分有效,有效宽度为w a+L 1 tanθ,如图4(b)所示.则,角钢的有效净截面面积A e为:对于侧面角焊缝连接的角钢,角钢的有效净截面面积A e为:根据上面得到的角钢有效净截面面积,角钢的剪切滞后系数可由下式计算:式中:A e为有效净截面面积,mm2;A n为净截面面积,mm2;α为剪切滞后系数.计算结果见表1.则受拉角钢强度计算可以采用下面公式计算:式中:F为拉力,N;A n为净截面面积mm2.文献[5- 6]对6块钢板和16个角钢进行了拉伸试验.试验后发现构件受拉后均在危险截面处破坏,其结果可用于剪切滞后影响的研究.借鉴上述文献试验数据进行分析.根据试验数据,计算出剪切滞后系数后,将其代入表1中剪切滞后系数公式求α,倒推出角钢构件的应力扩散角θ.计算结果为:角钢的应力扩散角θ平均值为19°.采取相同方法,钢板的扩散角θ平均值为18°.可见,截面类型对应力扩散角的影响不大,为了计算简便,统一取应力扩散角为18°,tan18°=0.32.由于拉断比屈服的安全系数大,方程取简化系数tanθ=0.3.使用大型通用有限元分析软件ANASYS11.0,对文献[5- 6]中的构件进行有限元模拟,角钢、节点板和焊缝均选用SOLID45单元.角钢和节点板相互接触的地方做成接触表面,接触单元选用目标单元Targe170,接触单元Conta174.对模型施加约束和荷载.由于构件最终应力及变形图相似,本文给出其中一个构件的应力分布图,如图5所示.从图5中可以看出,角钢和节点板连接的区域应力分布不均,截面两边应力大,中间应力小,危险截面边缘应力最大,与实际相符.通过有限元分析得到构件剪切滞后系数与试验结果和本文计算方法得到的剪切滞后系数进行比较,结果表明3者吻合较好.1)剪切滞后现象使构件强度减小,承载力降低.因此,受拉构件进行强度计算时剪切滞后不能忽略.2)表1的剪切滞后分散公式可以很好地预测部分连接构件的剪切滞后系数,且与实验结果及相关规范吻合良好,经过更多试验验证后,可用于工程设计和理论分析.【相关文献】[1] 陈绍蕃.钢结构设计原理[M].北京:科学出版社,2003:81- 85.[2] GB 50017—2003钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2003.[3] Chesson E,Munse W H.Riveted and bolted joints:Truss type tensileconnection[J].Journal of Structural Engineering,ASCE,1963,89(1):67- 106.[4] Munse W H,Chesson E.Riveted and bolted joints:Net section design[J].Journal of Structural Engineering,ASCE,1963,89(1):107- 126.[5] Easterling W S,Gonzalez G L.Shear lag effects in steel tension members[J].AISC Engineering Journal,1993,30(3):77- 89.[6] Zhu H T,Yan M C H,Lam A C C,et al.The shear lag effects on welded steel single angle tension members[J].Journal of Constructional Steel Research,2009,65(5):1171- 1186. [7] Abi-Saad G,Bauer D.Analytical approach for shear lag in welded tensionmembers[J].Canadian Journal of Civil Engineering,2006(33):384- 394.。

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一、剪力滞后效应的力学本质
剪力滞后(有时也叫剪切滞后)效应,在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。

剪力滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,它严格地符合弹性力学的三大方程,即几何方程、物理方程、平衡方程。

具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪力滞后。

例如:一长方形平板(长度远大于宽度),在两个短边受到一对平衡集中力。

由圣维南原理可知,在板的中部,应力是均匀分布的,而在靠近短边的端部,就出现了剪力滞后现象。

由于正应力是靠剪力的作用逐渐由集中力转化为均匀的,而由于剪力传递正应力有一个逐渐的过程,所以在端部,剪力的所能起的作用还很有限,而正应力分布还不均匀,这种现象就称为剪力滞后。

二、剪力滞后效应在具体工程中的表现
1、拉杆、宽梁的翼缘
第一部分所举的例子其实就是一根拉杆,它出现了剪力滞后现象。

陈绍藩在《钢结构设计原理》的第5.2章节中详细描述了有孔拉杆因为剪力滞后效应和其他因素造成承载力降低的现象。

另外宽梁的翼缘中正应力分布不均匀,也是剪力滞后效应造成的,陈绍藩在《钢结构设计原理》的11.1.4章节讲述此问题,并提出采用有效宽度代替实际宽度的方法来计算。

钢砼组合梁计算时,混凝土翼板取有效宽度而不取实际宽度,也是对剪力滞后效应的考虑。

2、薄壁构件(主要是桥梁结构构件)
许多学者对薄壁杆件理论进行了广泛的研究,Vlasov、Timoshenko等提出了薄壁杆件分析的经典方法,并作了两个基本假定(1)’薄壁杆件横截面的外形轮廓线在其自身平面内保持刚性,即不变形;(2)薄壁杆件中面的剪应变为零(开口截面)或剪力流为常数(闭口截面)。

由于第二个假定经典方法不能反映薄壁杆件的剪力滞后现象,所以不具有一般性。

剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁,在对称弯曲荷载作用下,如果箱梁具有初等弯曲理论中所假定的无限抗剪刚度(即时变形的平截面假
定),那么弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。

但是箱梁产生的弯曲的横向力通过肋板传给翼板,而剪应力在翼板上的分布是不均匀的,在交接处最大,离开肋板逐渐减小,因此剪切变形沿翼板分布是不均匀的,从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状。

如果翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞。

忽略剪力滞效应的影响,就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力,从而导致不安全:如1969-1971年在欧洲不同地方相继发生了四起箱梁失稳或破坏事故。

事故发生后,许多桥梁专家对桥梁的设计和计算方法进行了研究和分析,提出这四座桥的计算方法存在严重缺陷,其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”,因此导致应力过分集中造成桥梁的失稳和局部破坏。

又如广东省的佛陈大桥、乐从立交桥、江湾立交桥、顺德立交桥、文沙大桥等出现桥梁翼板横向裂缝,据资料显示其主要原因是未考虑剪力滞,致使实际应力大于设计应力,不能满足翼板承载力的要求而出现裂缝。

英国规范和德国工业标准规范中通过翼缘有效宽度的折减来考虑剪力滞的影响,但是我国现行桥规中仅提及可参照“T”形梁的规定办理,没有箱梁有效宽度的具体规定,因此按初等梁计算在静、动载作用下纵向弯曲的应力无折减或增长系数可依。

目前对于复杂受力的大跨径桥梁,我国设计人员仅凭模型试验或大型有限元技术进行剪力滞分析,如我国的钱塘江二桥、上海南浦大桥、铜陵长江公路大桥等,花费了大量人力物力。

但对于一般的工程设计,却忽略剪力滞的影响,致使不断有一些宽箱梁桥出现横向裂缝。

陈绍藩在《钢结构设计原理》的12.3.3章节讲述了箱形梁的剪力滞后问题。

3、薄壁结构(主要是高层筒体结构)
高层筒体结构实际上就是属于薄壁结构,只是人们对它研究得很多,我才单独拿出来说明。

可以把筒体结构看成一个箱形的悬臂构件,当结构水平力作用下,主要反应是一种应力不均匀现象。

柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等:远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形。

剪力滞后现象越严重,筒体结构的整体空间作用越弱。

剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关,梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小,剪力滞后越小。

筒体结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。

墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒,开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后现象。

剪力滞后现象使框筒结构的角柱应力集中。

如:在结构设计中往往全长加密角柱箍筋,目的之一就是增加角柱的抗剪能力,增加延性。

框筒结构有单筒和束筒之分,单筒是梁柱在平台内侧形成的闭合体,束筒是在平台内侧形成的多个闭合体。

无论单筒和束筒,腹板框架承担绝大部分剪力而翼缘框架承担绝大部风弯矩,它们之间通过框筒束联系,如果角柱很弱,则达不到上述效果。

由于梁的弹性变形,在侧向荷载的作用下,截面并不保持为平面,角柱处轴向变形为最大,离角柱越远的各柱轴向变形为最小,如下图所示:。

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