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筒体结构在侧向力作用下有哪些受力特点?
在侧向力作用下,框筒结构的受力既相似于薄壁箱形结构,又有其自身的特点,从材料力学可知,当侧向力作用于箱形结构时,箱形结构截面内的正应力均呈线性分布,其应力图形在翼缘方向为矩形,在腹板方向为-拉一压两个三角形;但当侧向力作用于框筒结构时,框筒底部柱内正应力沿框筒水平截面的分布不是呈线性关系,而是呈曲线分布。如图15-55所示。正应力在角柱较大,在中部逐渐减小,这种现象称为剪力滞后效应。这是由于翼缘框架中梁的剪切变形和梁、柱的弯曲变形所造成的。同时,在框筒结构的顶部,角柱内的正应力反而小于翼缘框架中柱内的正应力,这一现象称为负剪力滞后效应。事实上,对于实腹的箱形截面,当考虑板内纵向剪切变形影响时,其横截面内的正应力分布也有剪力滞后或负剪力滞后的现象出现。
由于剪力滞后效应的影响,使得角柱内的轴力加大。而远离角柱的柱子则由于剪力滞后效应仅有较小的应力,不能充分发挥材料的作用,也减小了结构的空间整体抗侧刚度。为了减少剪力滞后效应的影响,在结构布置时要采取一系列措施,如减小柱间距,加大窗裙梁的刚度,调整结构平面使之接近于正方形,控制结构的高宽比等。
在筒体结构中,侧向力所产生的剪力主要由其腹板部分承担。对于筒中筒结构,则主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部分承担。外力所产生的总剪力在内外筒之间的分配与内外筒之间的抗侧刚度比有关。且在不同的高度,侧向力在内外筒之间的分配比例是不同的。一般来说,在结构底部,内筒承担了大部分剪力,外筒承担的剪力很小,例如在深圳国贸中心大厦的底层,外筒承担的剪力占外荷载总剪力的27%,内简承担的剪力占总剪力的73%。
侧向力所产生的弯矩则由内外筒共同承担,
由于外筒柱离建筑平面形心较远,故外筒柱内的轴力所形成的抗倾覆弯矩极大。在外筒中,翼线框架又占了其中的主要部分,角柱也发挥了十分重要的作用。而外筒腹板框架柱及内筒腹板墙肢的局部弯曲所产生的弯矩极小。例如在深圳国贸中心大厦的底层,为平衡侧向力所产生的弯矩,外框筒柱内轴力所形成的弯矩占50.4%,内筒墙肢轴力所形成的弯矩占4O.3%,而外框筒柱和内筒墙肢的局部弯曲所产生的弯矩仅占2.7%和6.6%。
由以上的分析可以看出,在框筒结构或筒中筒结构中,尽管受到剪力滞后效应的影响,翼缘框架柱内的应力比材料力学结果要小,但翼缘框架对结构抵抗侧向力仍有十分重要的作用,这说明结构仍有十分强的空间整体工作性能,从而达到节省材料,降低造价的目的。这就是框筒结构或筒中筒结构被广泛地应用于高层建筑的主要原因。
框筒结构或筒中筒结构在侧向力作用下的侧向位移曲线呈弯剪型。这是因为在侧向力作用下,腹板框架将发生剪切型的侧向位移变形曲线,而翼线框架一侧受拉、一侧受压的受力状态则将形成弯曲型的变形曲线,内筒也将发生弯曲型的变形曲线,共同工作的结果将使整个结构的侧向位移曲线是弯剪型。
在高层建筑中,通常每隔数层就有一个设备层,布置水箱、空调机房、电梯机房或安置一些其他设备。这些设备层在立面上一般没有或很少有布置门窗洞口的要求,因此,可以利用该设备层的高度,布置一些强度和刚度都很大的水平构件(桁架或现浇钢筋混凝土大梁),即形成水平加强层或称为刚性层的作用,这些水平构件既连接建筑物四周的柱子,又将核心筒和外柱连接起来,可约束周边框架和核心筒的变形,减少结构在水平荷载作用下的侧移量,并使各竖向构件的变形趋于均匀,减少楼盖结构的翘曲。这些大梁或大型桁架如与布置在建筑物四周的大型柱子或钢筋混凝土井筒整体连接,便形成具有强大抗侧刚度的巨型框架结构。这种巨型框架结构可以作为独立的承重结构,也可作为筒体结构中的加强构件。
“外框筒”的结构特点,受力特点是什么?
外框筒由柱距为2.0~3.0m的密排柱和宽梁组成,筒中筒结构中,剪力墙内筒截面面积较大,它承受大部分的水平剪力,外框筒柱承受的剪力很小;而水平力产生的倾覆力矩,则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总弯矩来平衡,剪力墙和外框筒柱承受的剪力很小,
另外,外框筒在水平力作用下,不仅平行于水平力作用方向上的框架(称为腹板框架)起作用,而且垂直于水平力作用方向上的框架(称为翼缘框架)也共同受力。薄壁筒在水平力作用下接近于薄壁杆件,产生整体弯曲和扭转。但是,外框筒虽然整体受力但与理想筒体的受力有明显的差别。理想筒体在水平力作用下,截面保持平面腹板应力直线分布,翼缘应力相等,而外框筒则不再保持平截面变形,腹板框架柱的轴力是曲线分布的,翼缘框架柱的轴力也不是均匀分布的:靠近角柱的柱子轴力大,远离角柱的柱子轴力小。这种应力不再保持直线规律的现象即剪力滞后。由于存在这种剪力滞后现象,所以外框筒不能简单地按平截面假定进行内力计算。
激振力作用下钢护筒受力分析及局部加强措施的研究
在对钢护筒进行受力分析时,通常是按照最大荷载乘以冲击系数的方式进行静力分析.文中提出了一种与实际情况更接近的方法:将激振力按照动力荷载输入,对整个结构进行时程分析,并与静力分析的结果相比较,对比不同分析方法得出的结构的应力峰值与分布情况的`区别,最后提出钢护筒的局部加强方案,并验算其受力满足要求.
作 者:a洁 朱浩 Gou Jie Zhu Hao 作者单位:a洁,Gou Jie(贵州交通职业技术学院,贵阳,550008)朱浩,Zhu Hao(中交武汉港湾工程设计研究院有限公司,武汉,430071)
刊 名:交通科技 英文刊名:TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年,卷(期): “”(z1) 分类号:U4 关键词:钢护筒 激振力 时程分析 局部加强地震作用下结构恢复力模型选择分析
本文针对非线性分析程序IDARC中两种不同的恢复力模式,基于某12层钢筋混凝土结构,编写程序在IDARC环境下进行模拟分析.根据模拟的'结果,验证结果的正确性以及分析两种恢复力模式下结构的弹塑性位移与损伤指数.基于此,探讨两种恢复力模式的合理性与可行性,认为两种模式的结果都可以接受,但三线性模式更胜一筹.
作 者:张红萍 刘良林 作者单位:南通市广播电视大学 刊 名:科技信息 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期):2009 “”(18) 分类号:P3 关键词:恢复力模型 弹塑性位移 整体损伤指数桁架结构在龙卷风作用下的荷载分析
风是空间桁架的主要控制荷载,龙卷风作为一种破坏力巨大、风场结构复杂的.暴风.初步从涡运动理论、实测数据统计分析、半经验公式和龙卷风风险度模型等几方面解析龙卷风风场结构,结合实例建立龙卷风的风场数值模型.分析桁架结构在龙卷风作用下的受力情况,并提出在龙卷风作用下桁架结构的荷载处理方法和加载方法.
作 者:周辉律 作者单位:深圳市万厦装饰工程有限公司,广东,深圳,518033 刊 名:中国科技博览 英文刊名:ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年,卷(期): “”(12) 分类号:V321.2+27 关键词:空间桁架 龙卷风 风场数值模型 加载方法航空薄壁结构在随机噪声载荷作用下的振动响应研究
针对飞行器薄壁结构声疲劳问题,研究了具有多模态的薄壁板结构在声载荷作用下振动响应谱的估算方法.选取具有固支边界的金属薄壁板单元作为研究对象,引入结合受纳函数描述结构和噪声的耦合作用,建立了基于正交模态法的.动态响应计算模型.以有限带宽随机噪声载荷作输入,按多模态方法计算了该结构的振动响应谱,估算了均方位移和均方应力,并对计算结果进行了讨论.
作 者:沙云东 闻邦椿 屈伸 苏志敏 作者单位:沙云东(东北大学,机械与自动化学院,沈阳,110006;沈阳航空工业学院,飞行器动力与能源工程学院,沈阳,110034)闻邦椿(东北大学,机械与自动化学院,沈阳,110006)
屈伸,苏志敏(沈阳航空工业学院,飞行器动力与能源工程学院,沈阳,110034)
刊 名:机械制造 ISTIC英文刊名:MACHINERY 年,卷(期): 45(1) 分类号:V2 关键词:声疲劳 随机噪声 动态响应 薄壁结构酸化污泥中重金属在电动力作用下的去除率研究
分析了长沙市某污水处理厂污泥中重金属分布.对污泥样品用HNO3进行酸化处理,酸化后pH值为3.2、1.9.分析了酸化处理后Cd、Zn、Cu在污泥中的形态分布.重点研究了酸化污泥中的Cd、Zn、Cu在电动力作用下的`去除率.酸化污泥在电动力的作用下,经过5 d后,Cd、Zn的去除率明显提高,Cu的去除率提高相对较少.针对我国污泥中Zn含量较高的特点,提出在污泥厌氧消化处理时,同时用电动力处理污泥中的重金属,可大大提高重金属的去除率.
作 者:袁华山 刘云国 李欣 叶菲 陈朝猛 张碧波 Yuan Huashan Liu Yunguo Li Xin Ye Fei Chen Zhaomeng Zhang Bibo 作者单位:袁华山,陈朝猛,Yuan Huashan,Chen Zhaomeng(湖南大学,环境科学与工程学院,湖南,长沙,410082;南华大学,建筑工程与资源环境学院,湖南,衡阳,421001)刘云国,李欣,叶菲,张碧波,Liu Yunguo,Li Xin,Ye Fei,Zhang Bibo(湖南大学,环境科学与工程学院,湖南,长沙,410082)
刊 名:环境卫生工程 ISTIC英文刊名:ENVIRONMENTAL SANITATION ENGINEERING 年,卷(期): 14(2) 分类号:X705 关键词:电动力修复 重金属 酸化污泥一种新的巨型-子结构控制体系在非平稳地震作用下的反应分析
本文研究了一种新的'控制结构体系--巨型-子结构控制体系.根据控振结构体系的特点和通过对该结构的变形分析:主框架采用弯曲模型,而次框架采用剪切模型的集中质量模型,据此推导了控振结构的运动方程.利用复模态方法,对它和普通巨型框架结构进行了2种非平稳地震作用下的对比分析.研究结构表明:这种新的结构体系能有效控制地震响应,结构安全性和舒适度均有明显提高.
作 者:汪宁 张洵安 王浩 WANG Ning ZHANG Xun'an WANG Hao 作者单位:西北工业大学,力学与土木建筑学院,陕西,西安,710072 刊 名:地震工程与工程振动 ISTIC PKU英文刊名:JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION 年,卷(期):2007 27(2) 分类号:P315.966 关键词:巨型-子结构控制体系 复模态分析方法 非平稳地震激励 调频质量阻尼器 控振结构