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）簡化方法（手算）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡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?！?.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節(jié)點(diǎn)聯(lián)系。（2）建立單元?jiǎng)偠确匠?/p>

單元?jiǎng)偠龋ê喎Q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（簡稱總剛）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。二、單元的類型與劃分多高層鋼結(jié)構(gòu)體系中會(huì)用到兩種類型的結(jié)構(gòu)，一類為桿系結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)體系中的梁、柱、支撐等構(gòu)成；另一類為墻板結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)體系中的墻、樓板構(gòu)成。

桿系結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?/p>

墻板結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?/p>

三、平面受力梁單元

梁單元的剛度方程為

式中

（1）簡單梁單元簡單梁單元是指不考慮軸力影響及剪切變形影響的梁單元

（2）Timoshenko梁單元

Timoshenko梁單元是指不考慮軸力影響但考慮剪切變形影響的梁單元（3）Euler梁單元

Euler梁單元是指考慮軸力影響但不考慮剪切變形影響的梁單元EINa=2簡化[][][]gGggkkk+=0

（5－14）

其中

（5－15）

（5－16）

（4）Timoshenko-Euler梁單元

其中Timoshenko-Euler梁單元是指考慮軸力及剪切變形影響的梁單元其中四、節(jié)點(diǎn)域變形

(a)伸縮變形

(b)彎曲變形

(c)剪切變形

節(jié)點(diǎn)域試驗(yàn)

或θw

u

γ

鋼框架結(jié)構(gòu)基本未知量

考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的梁單元

考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形的柱單元

考慮節(jié)點(diǎn)域剪切變形影響的梁柱簡化單元對(duì)于H型截面柱，aL(bL)=0對(duì)于箱型截面柱，aL（bL）＝1/4截面高度五、梁柱連接變形

§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

（a）原結(jié)構(gòu)圖（b）分層結(jié)構(gòu)簡圖

分層法圖示柱分擔(dān)的豎向荷載面積

反彎點(diǎn)法圖示（邊柱受力力矩平衡法）NN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——剪力分配法一榀框架及典型樓層段

鋼框架—混凝土芯筒混合結(jié)構(gòu)采用下列假