一、概念解释 由于梁的弹性变形,在侧向荷载的作用下,截面并不保持为平面,角柱处轴向变形为最大,离角柱越远的各柱轴向变形为最小,这种现象称为剪力滞后。 剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的。剪力滞后效应在T型、工型和闭合薄壁结构中(如筒结构和箱梁)表现得较为典型,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。当结构处于水平力作用下时,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞。
一、概念解释
由于梁的弹性变形,在侧向荷载的作用下,截面并不保持为平面,角柱处轴向变形为最大,离角柱越远的各柱轴向变形为最小,这种现象称为剪力滞后。
剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的。剪力滞后效应在T型、工型和闭合薄壁结构中(如筒结构和箱梁)表现得较为典型,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。当结构处于水平力作用下时,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞。
二、案例分析
某工程高106m,首层层高11m,框架核心筒结构,基本风压0.8KN/M2,设防烈度7度(0.15g)。本工程采用PMCAD建模如右图所示:
结构平面布置图如下所示:
SATWE首层配筋计算结果如下,底层中间核心筒部分出现了很多受拉墙:
剪力后滞的影响因素
1、剪力滞后现象越严重,框筒结构的整体空间作用越弱;
2、剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小,剪力滞后越小;
结构水平布置特点分析
1.筒体偏心布置,结构刚心偏上,与质心偏离较远。
2.Y方向水平荷载很大,容易产生很大的拉应力。
3.核心筒和框架部分跨度较大(接近10m),联系梁的尺寸为400*850,相对于框架柱1100*1400mm和核心筒墙体450mm刚度太弱,结构空间整体性效果较差,容易产生剪力滞后现象。
调整方向
1.加大框架截面,增强结构外围抵抗矩。(效果不好)
2.优化核心筒布置,适当加厚部分筒体和削弱部分筒体。(效果不好)
3.加强核心筒和外围框架联系,增大梁尺寸或者考虑采用厚板增加水平力的传递作用。
4.混合采用增大梁截面尺寸及厚板增加水平力的传递作用。
方法三:增大梁截面尺寸
大幅度提高梁截面尺寸,基本解决中间部位墙体受拉问题
方法三:采用厚板结构保证水平力的传递
修改板厚度采用800mm厚板,基本能够解决中间部位墙体受拉问题。
方法四:混合方法保证水平力的传递
采用局部加大梁截面尺寸和加厚楼房方法,能够更有效地解决中间墙体受拉问题。
Y向风荷载作用下墙底最大轴力
墙体最大轴力原模型为8046KN,采用大梁结构为6442KN约减小20%;采用厚板结构墙底轴力为6048约减小25%;采用混合方法墙底轴力为4997KN约减小40%,可见采用混合方法结果最佳。
三、总结
剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。剪力滞后,有时也叫剪切滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,它严格地符合弹性力学的三大方程,即几何方程、物理方程、平衡方程。具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。
针对一些复杂偏心较大的工程,可以采用一些非常规方法,解决剪力滞后问题,针对本工程而言,混合采用厚板和加大梁截面方法效果最佳。
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