多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件

第五章結(jié)構(gòu)分析§5.1結(jié)構(gòu)分析方法有限元方法（機(jī)算）簡(jiǎn)化方法（手算）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化的手算方法仍是極有意義的。首先，計(jì)算機(jī)方法結(jié)果的合理性與正確性不能直接判斷時(shí)，采用手算方法進(jìn)行檢驗(yàn)是較為可靠的。其次，結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)時(shí)幾乎總要進(jìn)行數(shù)個(gè)方案的比較，從中選出最好的方案。在眾多的結(jié)構(gòu)方案中，可先采用手算方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案合理判斷與初選，定出2～3個(gè)方案后再進(jìn)一步采用計(jì)算機(jī)方法進(jìn)行細(xì)致分析，從而定出最佳結(jié)構(gòu)方案。第五章結(jié)構(gòu)分析§5.1結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)結(jié)1§5.2有限元方法一、結(jié)構(gòu)分析步驟：（1）劃分單元

將結(jié)構(gòu)分解細(xì)分為很多單元，單元與單元之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系。（2）建立單元?jiǎng)偠确匠?/p>

單元?jiǎng)偠龋ê?jiǎn)稱(chēng)單剛）方程為單元節(jié)點(diǎn)位移與單元節(jié)點(diǎn)力間的關(guān)系方程。（3）建立結(jié)構(gòu)的總體剛度方程

由單元?jiǎng)偠确匠?，根?jù)單元節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的力平衡條件，可組裝形成總體剛度（簡(jiǎn)稱(chēng)總剛）方程。（4）確定結(jié)構(gòu)變形

引入邊界條件，求解結(jié)構(gòu)總剛方程，可獲得結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的變形。（5）確定單元內(nèi)力

由單元節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系及結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的變形，確定各單元的變形，再由單元?jiǎng)偠确匠糖蟮脝卧?jié)點(diǎn)力。多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件2二、單元的類(lèi)型與劃分多高層鋼結(jié)構(gòu)體系中會(huì)用到兩種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)，一類(lèi)為桿系結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)體系中的梁、柱、支撐等構(gòu)成；另一類(lèi)為墻板結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)體系中的墻、樓板構(gòu)成。

二、單元的類(lèi)型與劃分3

桿系結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?/p>

桿系結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?

墻板結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?/p>

墻板結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?三、平面受力梁?jiǎn)卧?/p>

三、平面受力梁?jiǎn)卧?

梁?jiǎn)卧膭偠确匠虨?/p>

式中

梁?jiǎn)卧膭偠确匠虨槭街?（1）簡(jiǎn)單梁?jiǎn)卧?jiǎn)單梁?jiǎn)卧侵覆豢紤]軸力影響及剪切變形影響的梁?jiǎn)卧?/p>

（1）簡(jiǎn)單梁?jiǎn)卧?（2）Timoshenko梁?jiǎn)卧?/p>

Timoshenko梁?jiǎn)卧侵覆豢紤]軸力影響但考慮剪切變形影響的梁?jiǎn)卧?）Timoshenko梁?jiǎn)卧猅imoshenko梁?jiǎn)卧?多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件10多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件11（3）Euler梁?jiǎn)卧?/p>

Euler梁?jiǎn)卧侵缚紤]軸力影響但不考慮剪切變形影響的梁?jiǎn)卧?）Euler梁?jiǎn)卧狤uler梁?jiǎn)卧侵缚紤]軸力影響但不12EINa=2EINa=213簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化14[][][]gGggkkk+=0

（5－14）

其中

（5－15）

（5－16）

[][][]gGggkkk+=015多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件16

（4）Timoshenko-Euler梁?jiǎn)卧?/p>

其中Timoshenko-Euler梁?jiǎn)卧侵缚紤]軸力及剪切變形影響的梁?jiǎn)卧?/p>

其中Timoshenko-Euler梁?jiǎn)卧侵缚紤]軸力及17其中其中18四、節(jié)點(diǎn)域變形

(a)伸縮變形

(b)彎曲變形

(c)剪切變形

四、節(jié)點(diǎn)域變形(a)伸縮變形(b)彎曲變形(c)19

節(jié)點(diǎn)域試驗(yàn)

節(jié)點(diǎn)域試驗(yàn)20多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件21多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件22或或23多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件24多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件25θw

u

γ

鋼框架結(jié)構(gòu)基本未知量

θwuγ鋼框架結(jié)構(gòu)基本未知量26考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的梁?jiǎn)卧?/p>

考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的梁?jiǎn)卧?7考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的柱單元

考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的柱單元28考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形影響的梁柱簡(jiǎn)化單元對(duì)于H型截面柱，aL(bL)=0對(duì)于箱型截面柱，aL（bL）＝1/4截面高度考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形影響的梁柱簡(jiǎn)化單元29五、梁柱連接變形

五、梁柱連接變形30多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件31§5.2手算方法框架結(jié)構(gòu)豎向荷載作用彎矩及剪力計(jì)算——分層法軸力計(jì)算——分擔(dān)面積法水平荷載計(jì)算彎矩及剪力計(jì)算——反彎點(diǎn)法軸力計(jì)算——邊柱受力力矩平衡法

多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件32

（a）原結(jié)構(gòu)圖（b）分層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

分層法圖示（a）原結(jié)構(gòu)圖33柱分擔(dān)的豎向荷載面積柱分擔(dān)的豎向荷載面積34

反彎點(diǎn)法圖示（邊柱受力力矩平衡法）NN反彎點(diǎn)法圖示NN35框架支撐結(jié)構(gòu)豎向荷載作用

——同框架結(jié)構(gòu)水平荷載作用——剪力分配法框架支撐結(jié)構(gòu)36多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件37一榀框架及典型樓層段

一榀框架及典型樓層段38多高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章課件39鋼框架—混凝土芯筒混合結(jié)構(gòu)