最常见的两种刚性框架类型

2021-01-29 09:53 陕西钢结构 钢结构公司

　　一、单跨横向框架

　　图4.15为两种常见的单跨横向构架。图4.15(a)所示框架柱底部为铰接，因而荷载变形类型见图4.15(c),且反力分量如图4.15(e)所示，图4.15(e)为图4.15(a)所示整个框架的隔离体图。图4.15(b)所示框架柱底部为固接，图4.15(d)和图4.15(f)表示框架在荷载作用下产生的变形和反作用力。柱底部条件取决于支承结构和框架本身。

　　图4.15所示的框架为超静定结构，因此不仅要用静力法分析，而且还需要用其他方法分析。然而，如果框架结构对称且受荷均匀，那么上端节点不发生侧移，且框架的工作状况是常见形式，因此，可以通过图乘法、三弯矩方程及力矩分配法来分析，尽管对于此普通结构形式也可以通过表格值求得结构特性。

　　图4.16所示为在上部节点施加水平荷载的单跨横向框架。由于上部节点发生侧移，因此框架产生了变形[图4.16(a)和图4.16(b)表示反力分量]。虽然有些问题的解答是显而易见的，但此类框架仍为超静定结构。例如，对于图4.16(a)所示柱底部铰接的框架。通过某一柱的力矩平衡方程可以解出该柱的竖向反力，加上两个水平反力，剩下一个方程求解另一个竖向反力。然后，如果考虑两支座具有相同的抗力，则水平反力等于荷载的1/2。这样框架的受力特性就可以完全确定，即使理论上仍然是超静定的。

　　图4.16(b)所示为柱底固接的框架。可以用类似的步骤求解反力的直接力分量。但是，固端弯矩值不能用这种简化步骤。正如图4.15所示的框架，对于此类分析，必须考虑构件的相对刚度，而上述这些，可以利用力矩分配法或者解答超静定结构的任何一种方法。

　　二、竖向平面框架

　　刚性框架结构通常用于作为多层建筑结构组成部分的多层、多跨框架中。虽然刚性框架一度被用于抗弯刚架，但是大多数情况下，此类框架用作侧向支撑构件，且可以承受各种类型的荷载。

　　多层刚性框架也是超静定结构，其分析是复杂的，设计人员必须考虑几种不同荷载的组合。当荷载或结构不对称时，框架发生侧移，分析框架的内力就更复杂了。除了早期的近似设计外，如今都利用计算机辅助系统来分析，且此类计算机辅助系统的软件随处可见。

　　基于最初设计的目的，有时可以利用近似分析方法来获得比较精确的构件尺寸。实际上，很多仍然存在的老式高层建筑完全是利用此类方法设计的，这些高层建筑也是上述设计方法有效的见证。

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