第四章 框架结构计算分析与设计 联系客服

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4、柱的反弯点高度yh

柱的反弯点高度yh是指柱中反弯点(points ofcontraflexure)至柱下端的距离,如图示,

其中y称为反弯点高度比。对图所示的单层框架,由几何关系得反弯点高度比y为

式中,K?ib/ic表示梁柱线刚度比。

由上式可见,在单层框架中,反弯点高度比y主要与梁柱线刚度比K有关。当横梁线刚度很弱(K≈0)时,y=1.0,反弯点移至柱顶,横梁相当于铰支连杆;当横梁线刚度很强(K→∞)时,y=0.5,反弯点在柱子中点,柱上端可视为有侧移但无转角的约束。

根据上述分析,对于多、高层框架结构,可以认为柱的反弯点位置主要与柱两端的约束刚度有关。而影响柱端约束刚度的主要因素,除了梁柱线刚度比外,还有结构总层数及该柱所在的楼层位置、上层与下层梁线刚度比、上下层层高变化以及作用于框架上的荷载形式等。因此,框架各柱的反弯点高度比y 可用下式表示

式中:yn表示标准反弯点高度比;y1表示上、下层横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值;y2、y3表示上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值。

(1)标准反弯点高度比yn

yn是指规则框架的反弯点高度比。不同荷载作用下框架柱的反弯点高度比yn主要与梁柱线刚度比K、结构总层数m以及该柱所在的楼层位置n有关。

(2)上、下横梁线刚度变化时反弯点高度比的修正值y1

若与某层柱相连的上、下横梁线刚度不同,则其反弯点位置不同于标准反弯点位置ynh,其修正值为y1h,如图所示。

(3)上、下层层高变化时反弯点高度比的修正值y2和y3

当与某柱相邻的上层或下层层高改变时,柱上端或下端的约束刚度

发生变化,引起反弯点移动,其修正值为y2h或y3h。

当与某柱相邻的下层层高较大时,其下端的约束刚度相对较小,弯点向下移动。

如与某柱相邻的上层层高较大时,其上端的约束刚度相对较小,所以反弯点向上移动。

由上述分析可见,D 值法考虑了柱两端节点转动对其侧向刚度和反弯点位置的影响,因此,此法是一种合理且计算精度较高的近似计算方法,适用于一般多、高层框架结构在水平荷载作用下的内力和侧移计算。

当梁的线刚度比柱的线刚度大很多时(例如ib/ic>3),梁柱节点的转角很小。如果忽略此转角的影响,则水平荷载作用下框架结构内力的计算方法尚可进一步简化,这种忽略梁柱节点转角影响的计算方法称为反弯点法。

在确定柱的侧向刚度时,反弯点法假定各柱上、下端都不产生转动,即认为梁柱线刚度比K为无限大。将K趋近于无限大代入D值法的αc 公式,可得αc =1。因此,由式可得反弯点法的柱侧向刚度,并用D0表

示为

同样,因柱的上、下端都不转动,故除底层柱外,其他各层柱的反弯点均在柱中点(h/2);底层柱由于实际是下端固定,柱上端的约束刚度相对较小,因此反弯点向上移动,一般取离柱下端弯点位置。

2/3柱高处为反