
- •Лекция 12(28)
- •5. Рамные системы
- •5.1. Сдвиговая жесткость многоэтажной рамы
- •5.2. Общее уравнение многоэтажной системы
- •5.3. Перемещения многоэтажной рамы
- •5.4. Податливость стыков
- •6. Рамно-связевые системы
- •6.1. Рамно-связевые системы со сплошными диафрагмами
- •6.2. Рамно-связевые системы с комбинированными диафрагмами
- •6.3. Связевые системы с однотипными диафрагмами с проёмами
Лекция 12(28)
5. Рамные системы
5.1. Сдвиговая жесткость многоэтажной рамы
Расчет горизонтальных перемещений, как показали исследования, можно выполнять инженерным методом— допустив равенство углов поворота узлов яруса многоэтажной рамы и приняв соответствующую расчетную схему, изображенную на рис. 25,б, в которой s — сумма погонных жесткостей стоек этажа; r — сумма жесткостей ригелей этажа, деленная на усредненный пролет ригелей lbm (возможна сумма погонных жесткостей ригелей этажа); l — длина стойки; п — число этажей.
Рис. 25. Расчетные схемы (а, б) и перемещения многоэтажной рамы (в)
Перемещения многоэтажных рам от горизонтальных нагрузок, приложенных одновременно по всем этажам
Перемещения рамы
при числе этажей п
6,
если принять
во внимание, что ярусные поперечные
силы
можно определить как сумму поэтажных линейных перекосов (взаимных смещений концов стоек):
(7)
(8)
(9)
где ci — линейный перекос яруса от единичной силы, приложенной в одном из верхних этажей.
Для многоэтажной рамы регулярной структуры с постоянными по высоте погонными жесткостями s, r и одинаковой высотой этажей l линейный перекос от F=1 можно найти умножением самой на себя эпюры моментов на заштрихованных участках (см. рис. 25, б. Тогда
(10)
После перемножения эпюр получают
(11)
Сдвиговая жесткость многоэтажной рамы — это горизонтальная сила К, при которой угол перекоса равен единице (см. рис. 28, в):
Отсюда
(12)
или
(13)
При числе этажей п 6 применяют дискретно-континуальный метод, согласно которому сосредоточенная нагрузка заменяется распределенной р(х), сосредоточенные по высоте связи (ригели) — распределенными, а суммирование в (9) — интегрировании. Тогда перемещение
(14)
где Q0 — поперечная сила от распределенной нагрузки; х — координата горизонтального сечения рамы.
Последовательным дифференцированием выражения (14) находят:
(15)
(15,а)
Следовательно, при изгибе многоэтажной рамы зависимость между горизонтальным перемещением и поперечной силой выражается первой производной, а кривизна у" с точностью до постоянного множителя К равна внешней нагрузке со знаком минус.
Линия 1 общего изгиба стоек (эпюра смещений ярусов рамы) обращена вогнутостью в сторону начального положения как у системы, работающей на сдвиг, а линия 2 местного изгиба стоек располагается вокруг линии 1, отклоняясь в пределах каждого этажа в ту и другую сторону (рис. 28). В случаях, когда
Рис. 28. Перемещения многоэтажной рамы
1 — линия общего изгиба стоек многоэтажной рамы; деформирующейся как сдвиговая система; 2 — линия местного изгиба стоек; 3 — линия общего изгиба стоек с жесткостью, значительно превышающей жесткость ригелей; 4 — то же местного изгиба
стойки обладают
жесткостью, значительно превышающей
жесткость ригелей, характер их общего
изгиба меняется — см. линию 3;
при этом
поперечная сила — By'",
зависящая
от суммарной изгибной жесткости стоек
,
становится весьма существенной. Кроме
того, под влиянием деформаций удлинения
и укорочения крайних стоек от продольных
сил N
происходит
изгиб рамы как вертикальной консольной
конструкции, у которой расстояние между
крайними стойками-поясами равно b,
а изгибная
жесткость — В0.
В средних
стойках многопролетной рамы с
малоотличающимися пролетами продольные
силы незначительны, так как они равны
разности поперечных сил ригелей.
Дополнительный угол поворота стоек от
момента продольной силы в вертикальной
конструкции M=Nb
в предположении
плоского поворота рамы
Тогда выражение поперечной силы при учете деформаций стоек от продольных сил
(16)