剪力滞后效应概念普及

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(shear-lag effect)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,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。例如在墙体上开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后效应。

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。

剪力滞概念与有效分布宽度相同,前者用不均匀应力表示,后者用一等效板宽表示。为了使简单梁理论能够用于宽翼缘梁的分析,故对翼缘定出个“有效翼缘宽度”翼缘的有效宽度为假设的翼缘宽度,沿其宽度上受均匀压缩,其压缩值如同在同样的边缘剪力作用下的实际翼缘的受载边缘数值一样。另外,有效宽度可以视为理论的翼缘宽度,该理论翼缘承受具有均匀应力的压力。该均匀应力与原型宽翼缘处的应力峰值相等,而且总压力值相等。

在框筒结构中,结构整体可以看成一个箱形的悬臂构件。在水平力作用下,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等:远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形,同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。这就是一种剪力滞后效应。

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