力学名词定义.docx

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力学名词定义

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轴力与杆件轴线相重合的内力，称为轴力，用符号FN表示。

当杆件受拉时，轴力为拉力，其指向背离截面；当杆件受压时，轴力为压力，

其指向指向截面。

通常规定：

拉力用正号表示，压力用负号表示。

轴力的单位为N或kN。

弯矩

弯矩是受力构件截面上的内力矩的一种，其大小为该截面截取的构件部分上所有外力对该截面形心矩的代数和，其正负约定为是构件下凹为正，上凸为负（正负是上部受拉为负，下部受拉为正）。

比如说一个悬壁梁，当梁端力为2kN，梁长为3M，刚固端弯矩为-6KN.M，而梁的跨中弯矩为-3KN.M，按这个主法可以简单算，不过更深的算法要见《材料力学》了。

弯矩图3

这张图中，m就

弯矩图1

是弯矩作用，v就是剪力作用，n就是轴力作用

弯矩图2

。

区分正负弯矩的意义

正负弯矩可以用来区分受力筋和分布筋，正弯矩布置在下的为受力筋，再其上部垂直分布的为分布筋；而负弯矩筋相反，负弯矩在上的为受力筋，在下的

剪力

来自受力面平行方向的力叫剪力。

这个力与受力面平行。

垂直于构件横截面方向的作用力。

剪力值沿梁轴向的变化，用垂直于梁轴的纵坐标表示的图形称为剪力图。

假设，你手上有一根木棍，你用力折断它，如果折断了，那么在折断处那个点就是受力点，那个受力点受到了较大的剪力，剪力的方向一般是与木棍垂直的。

就好像一把剪刀从中间把木棍剪断了，所以叫做剪力。

剪力可以利用公式计算得出。

位移比:

主要操纵结构的平面规则性，以免形成扭转。

1、“楼层位移比”

1）定义——“楼层位移比”指：

楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；

2）目的——限制结构的扭转；

3）计算要求——考虑偶然偏心（注意：

不考虑双向地震）。

2、综合说明：

1）现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的操纵，即通过对“扭转位移比”的操纵，达到限制结构扭转的目的；通过对“层间位移角”的操纵，达到限制结构最小侧向刚度的目的。

2）对“层间位移角”的限制是宏观的。

“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联，无需考虑偶然偏心及双向地震。

3）双向地震作用计算，本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转操纵的判别和对结构抗侧刚度大小的推断。

4）常有单位要求按双向地震作用计算操纵“扭转位移比”和“层间位移角”，这是没有依据的。

但对特别重要或特别复杂的结构，作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。

高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角，、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍；且级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

位移比的限值：

是根据刚性楼板假定的条件下确定的，其平均位移的计算方法，也基于“刚性楼板假定”。

操纵位移比的计算模型：

按照规范要求的定义，位移比表示为“最大位移/平均位移”，而平均位移表示为“（最大位移+最小位移）/2”，其中的关键是“最小位移”，当楼层中产生0位移节点，则最小位移一定为0，从而造成平均位移为最大位移的一半，位移比为2。

则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义，所以计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。

高规4.3.5条，应在质量偶然偏心的条件下，考察结构楼层位移比的情况。

层间位移角：

程序采纳“最大柱（墙）间位移角”作为楼层的层间位移角，此时可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。

复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看XX、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图，来考察结构的扭转效应。

复杂高层建筑结构设计（徐培福主编）第195页，图7.1.7，先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比，根据计算结果分两种情况分别计算，一是，当扭转位移比小于1.2时，按偶然偏心计算；二是，当扭转位移比大于等于1.2时，按双向地震计算。

再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。

（博主提示：

请注意，这里对采纳双向地震的判别是比1）放松许多，注意，这里的规定都是对复杂高层建筑而言的，对一般工程，原则上不需要进行这样严格的判别）。

对于错层结构或带有夹层的结构，这类结构总是伴有大量的越层柱，当选择“强制刚性楼板假定”后，越层柱将受到楼层的约束，如果越层柱很多，计算失真。

总之，结构位移特征的计算模型之合理性，应根据结构的实际出发，对复杂结构应采纳多种手段

越层柱定义参考：

本人正在做一个项目，框架结构，层高4米，有两根柱子越层5层，共计20米，中间没有任何梁拉结。

这两根柱子我是按照修改柱底标高来实现的，没有拉结的部位没有输入。

我的问题是，这两根柱子的计算长度系数应该是多少？

另外，这两根柱子的位移角应该是层间位移/层高（4米），还是应该层间位移/实际高度（20米）呢？

STWE是按照4米输出的，结果位移角1/300，远大于1/550的限值，这样是否合适？

主要是位移比、层间位移比、周期比、层间刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比等。

1、位移比

规范：

《高层建筑混凝土结构技术规程》4.35条规定，“在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大位移和层间位移，级高度建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

”

位移比包含两项内容：

（1）楼层竖向构件的最大水平位移和与平均水平位移的比值；

（2）楼层竖向构件的最大层间位移和平均层间位移的比值。

位移比是操纵结构整体抗扭特性和平面不规则性的重要指标。

位移比不满足要求的原因，往往是结构平面不规则，刚度布置不均匀，结构上下层刚度偏心较大等。

位移比在（WDIDP.OUT）中：

Rtio-（X）,Rtio-（Y）:

最大位移与层

平均位移的比值，Rtio-Dx,Rtio-Dy:

最大层间位移与平均层间位移的比值。

2、层间最大位移与层高之比（层间位移角）

规范：

《抗规》5.5.1条，见表5.5.1弹性层间位移角限值

《抗规》5.5.1条说明规定，“采纳层间位移角作为衡量结构变形能力从而判别是否满足建筑功能要求的指标是合理的。

”

《高规》4.6.3条规定，“按弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比Δu/h宜符合一下规定：

1、高度不大于150m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于表4.6.3的限值；

2、高度等于或大于250m的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于1/500；

3、高度在150～250m之间的高层建筑，其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值按本条第1款和第2款的限值线性插入取用。

注：

楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算，不扣除整体弯曲变形。

抗震设计时，本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。

”

层间位移角是操纵结构整体刚度和不规则性的主要指标。

位移比在（WDIDP.OUT）中：

Mx-Dx/h，Mx-Dy/h:

X,Y方向的最大层间位移角

3、周期比

规范：

《高规》4.35条规定，“结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。

”

扭转周期与平均周期之比是操纵结构扭转效应的重要指标，

周期比计算方法：

（1）根据平动系数还是扭转系数占主导（大于0.8，至少大于0.5），区分处各振型是平动振型还是扭转振型。

（2）在平动振型和扭转振型中找出周期最长的为第一平动周期T1和第一扭转周期Tt。

（3）周期比=Tt/T1。

周期比调整原则：

（1）结构抗侧力构件的布局均匀对称。

（2）增加结构周边的刚度，方法如下：

1）增大周边柱、剪力墙的截面或数量；

2）增大周边梁高度、楼板的厚度；

3）在楼板外伸段凹槽处设置连接梁或连接板；

4）加强转角窗周边构件的截面和强度，包括剪力墙暗柱，窗间墙，楼板等，特别是增设暗梁。

5）减小周边剪力墙洞口。

（3）降低结构中部的刚度

1）结构中部剪力墙上开洞；

2）中部核心筒开结构洞再填充。

4、层间刚度比

规范：

《高规》4.4.2条规定：

“抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

”

《高规》5.1.14条规定：

“对竖向不规则的高层建筑结构，包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数；结构的计算分析应符合本规程第5.1.13条的规定，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。

”

《高规》附录E.0.2条规定，“当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。

”

《抗规》附录E.2.1条规定，“筒体结构转换层上下的结构质量中心宜接近重合（不包括裙房），转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。

”

刚度比是操纵结构竖向不规则性和推断薄弱层的重要指标。

层间刚度比和薄弱层地震剪力放大信息在（WMSS.OUT）中：

Rtx1，Rty1:

X，Y方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者。

5、层间受剪承载力比

规范：

《抗规》3.4.3条规定，“平面规则而竖向不规则的建筑结构。

。

。

。

。

楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。

”

《高规》4.4.3条规定，“级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪

承载力的75%。

”

《高规》5.1.14条规定，“对竖向不规则的高层建筑结构，包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70%或小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%，或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数；结构的计算分析应符合本规程第5.1.13条的规定，并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施。

”

层间受剪承载力比是操纵结构竖向不规则性和推断薄弱层的重要指标。

层间受剪承载力比在（WMSS.OUT）中：

Rtio_Bu:

表示本层与上一层的承载力之比。

6、剪重比

规范：

《抗规》5.2.5条规定和《高规》3.3.13条规定，“水平地震作用计算时，结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求：

抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：

（略）

式中VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力；

λ——剪力系数，不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值，对竖向不规则结构的薄弱层，尚应乘以1.15的增大系数；

Gj——第j层的重力荷载代表值。

剪重比在（WZQ.OUT）中：

地震作用下结构的楼层剪力Vx、Vy（分塔剪重比）。

正确计算剪重比，必须选取足够的振型个数使有效质量系数大于0.9。

7、刚重比

规范：

《高规》5.4.4条规定，“高层建筑结构的稳定应符合下列规定”（略）

刚重比是结构刚度与重力荷载之比，操纵结构整体稳定的重要指标。

刚重比是影响重力二阶效应的主要参数，通过对结构刚重比的操纵满足高层建筑稳定性要求。

刚重比在（WMSS.OUT）中：

“该结构刚重比Di*Hi/Gi大于10,能够通过高规（5.4.4）的整体稳定验算；该结构刚重比Di*Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应”

刚重比不满足，通常应该调整结构的宽厚比。

8、框架的倾覆力矩比

规范：

《抗规》6.1.3条规定，“框架-抗震墙结构，在基本振型地震作用下，若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定，最大适用高度可比框架结构适当增加。

”

框架-剪力墙结构在进行抗震设计时，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩和结构总倾覆力矩的比值Mf/M，决定框架的抗震等级、结构最大适用高度和高宽比等。