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土木工程结构分析不定结构的近似分析

超静定结构的近似分析

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近似分析程序简介

  1. 传统的设计过程通常是基于“局部”结构元素(柱、梁、楼板、墙等)。
  2. 但是理论和实验研究表明,结构系统不能被认为是单个元素的简单集合
  3. 结构的响应往往大于单个元素响应的“总和”,因为结构完整性确保了元素的共同工作,通过元素的复杂交互作用产生全局响应
  4. 因此,“局部”和“全局”方法对于正确的设计是必要的
  1. 进行了两个层面的全球分析:
    1. 使用有限元方法或其他数学程序进行“数值精确”分析,在这个过程中,系统的每个元素都用一个数学方程来描述,并通过适当的边界或连续性条件(MATHEMATICA)在不同的点(或沿边)连接在一起。这个过程非常复杂,可能有内置的数据错误
    2. 第二个过程是简化或近似的过程,这将复杂的结构系统减少到更简单的系统,这些系统可以通过简单的计算轻松处理;这将是我们在这套讲座中的研究主题
  2. 复杂结构的近似全局结构分析包括:
    1. 将复杂系统的减少成相同的简单系统进行
      1. 稳定性分析
      2. 频率分析
      3. 初级结构分析-这将构成我们这几堂课学习的基础
  3. 必须开发一个模型(它是一个确定的结构)来进行分析
  4. 从这个近似模型得到的结果与正确的结果比较好
  5. 该研究使结构分析从确定过渡到不确定
  6. 所有结构的初步设计都是基于这种近似分析
  7. 考虑的结构包括:不确定桁架,门户和桁架框架,多层框架
  8. 考虑的荷载包括:垂直荷载和水平荷载

建筑框架的垂直荷载

  • 构建框架通常由刚性连接到柱的梁组成,使得整个结构更好地能够抵抗由于风力和地震力产生的横向力的影响。大多数简化假设,以将帧​​从不确定的结构从不确定的结构减少到静态确定的帧取决于结构在给定负载下变形的方式

假设:

  1. 水平梁梁距左右支座0.1L处力矩为零;和
  2. 主梁不支持任何轴向力

门户和桁架结构-垂直和横向荷载

  • 当门式结构用于跨大距离时,可以用桁架代替顶部的水平梁。这种结构用于大型桥梁、大型礼堂和工业结构,如轧机弯管、仓库和其他(作为横向框架)
  • 在所有情况下,悬吊桁架被假定为在其与柱的连接点处的销钉连接
  • 此外,桁架假定保持柱在附着区域内的直线,当门户受到侧向摇摆。
  • 对于有销支撑的柱,假设水平反力相等

对于完全固定支撑柱,假设水平反力相等,每根柱上都有一个拐点,拐点位于柱的底部和桁架构件与框架连接的最低点之间。对于部分固定支撑柱(底部),拐点出现在距基座三分之一高度的柱子上

建筑框架的横向荷载

  • 方法我-门式框架法:假设拐点出现在梁和柱的中间点(早期对基础部分固定的假设也有效)-在任何给定的楼层,假设内部柱承受的水平剪力是外部柱的两倍。
  • 方法二- 悬臂框架方法:铰链放置在每个梁的中心,柱(底座的部分固定性也有效地进行的柱子) - 柱子中的轴向应力与距横截面积的质心成比例在给定楼层的柱子;由于应力等于每个区域的力,因此在具有相同横截面积的柱的情况下,塔中的力也与其与柱区域的质心成比例。
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