有、无斜撑单层单跨结构侧向刚度快速比较VIP专享

有、无斜撑单层单跨结构侧向刚度快速比较摘要：主要介绍了如何快速估算有斜撑和无斜撑的单层单跨两种体系的顶点水平位移。关键词：概念设计 斜撑 侧向刚度Concept Design in steel structural designABSTRACT: how to estimate the lateral displacement for the single floor and single span braced or unbraced steel structures.KEY WORDS： concept design, brace, lateral stiffness近些年，各种各样的结构分析设计软件已经被国内建筑设计院所广泛采纳，这也导致了一些过于依赖这些软件的工程师在力学概念把握方面的能力有所降低。林同炎先生的《结构概念和体系》一书中大量的简化计算很好地诠释了概念设计并不是拍脑袋靠感觉，而是根据力学原理把结构进行合理简化，在工程可接受的精度范围内对比不同结构方案。这是一种把复杂问题简单化、抓住主要矛盾的哲学思路，有助于把浅层的不知其所以然的感觉升华为有理论依据的经验。本文尝试用采纳这种思路并对比手算和计算软件的结果来定量地对钢结构设计中的一些常用设计方案进行快速估算，本例是单层单跨结构有斜撑和无斜撑两种情况下的侧向刚度的对比。算例：模型如下图所示，注意柱子的摆放角度（柱腹板与刚架平面相垂直）。为了避开跟整体坐标系的符号混淆，我们把工字形截面的局部坐标系用数字表示，弱轴用 2-2表示，强轴用 3-3 表示。I2表示绕弱轴 2-2 的惯性矩。柱高 10m，梁跨度 10m。梁截面：HN200x100；柱截面：HW300x300，I2 =6752.95 cm4这是一个反对称体系，宜将该结构简化为如右图所示的结构来求算原结构的弯矩图（可以用力法或无剪力分配法求解）。在其基本体系顶点处施加单位水平荷载做出弯矩图，将基本体系的单位弯矩图和原结构的弯矩图进行图乘，即可求得顶点水平位移。用图乘法精确求解柱顶位移且得花点时间，假如只是为了估量顶点位移在什么范围内，可以把结构简化一下，简化为梁 EI 值非常大和 EI 值非常小的两种极端情况：极端情况一：——梁的 EI 值非常大当把顶梁 HN200x100 换成一根更粗壮的梁，则该梁的两端的相对转角可忽略，也就是说可以认为这个结构的两个柱子顶端在刚架平面内没有转角，只有水平位移，那问题就很简单了，该结构的侧向刚度就是两根柱子的侧向刚度之和： = = = 0.334 kN/mm 计算过程柱截面：HW300x300，柱腹板与刚架平面垂直。 极端情况二：——梁的 EI 值非常小，可以认为梁只传递轴力，...