框架结构等效刚度的计算与分析
关于结构侧向刚度的计算
关于结构侧向刚度的计算1. 关于侧向刚度《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称“《高规》”）有若干处出现了关于楼层侧向刚度的规定，其相应计算方法和适用范围不尽相同。
1.1 判别结构竖向布置规则性（《高规》3.5.2）对于以剪切变形为主的框架结构（即结构中不含有剪力墙）的楼层侧向刚度比1γ的计算方法做出了规定，即： 111i i i i V V γ++∆=∆ （《高规》3.5.2-1）式中，1γ为楼层侧向刚度比，i+1i V V 、分别为第i 层和第i+1层的地震剪力标准值（注意，对于不同的地震作用计算方法，如分别采用底部剪力法和阵型分解反应谱法，该值的具体数值可能不同，但不影响楼层侧向刚度比1γ的计算），i+1i ∆∆、分别为第i 层和第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移。
该公式的物理意义清晰明了，代表第i 层侧向刚度与第i+1层侧向刚度的比值，即：111ii i i V V γ++=∆∆ 《高规》规定10.7γ≥，10.8γ'≥，1γ'的定义如下，即第i 层的侧向刚度与相邻上部三层的侧向刚度的比值： 112312313i i i i i i i i V V V V γ++++++∆'=⎛⎫++ ⎪∆∆∆⎝⎭对于其他结构形式，如框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构，侧向刚度比2γ的计算公式有所不同，要考虑层高修正（原因是这类结构其楼面体系对结构侧向刚度贡献较小，当层高变化时刚度变化不明显），即： 1211i i i i i i V h V h γ+++∆=∆ （《高规》3.5.2-1）《高规》要求，当11.5i i h h +≤时，20.9γ≥；当11.5i i h h +>，2 1.1γ≥。
可以看出，《高规》关于该类结构考虑层高修正后的侧向刚度比2γ的限值要求较框架结构的侧向刚度比1γ严。
另外，《高规》还要求，对结构底部嵌固层，该比值2 1.5γ≥。
高层建筑框架结构的半解析静力分析
高层建筑框架结构的半解析静力分析引言：我们处于一个科学进步，不断变更的时代，科学的不断进步，经济的快速发展，城市的不断更新以及变迁，促使了房地产业的不断发展，这样在全球范围内，内陆城市的高层建筑已经成为很常见的事物。
因为高层建筑不同于其他的建筑物，在建筑的结构以及框架上都有着很大的不同，尤其是在传力、抗震、抗侧刚度以及发挥材料特长等方面可以带来很强大的优越性选择，并要求可以有着很好的技术经济指标的指引。
基于上述原因，我们知道了在高层建筑结构中框架的设计以及研究有着重要的地位以及应用。
但是，我们知道，对于框架结构与基础地基的共同工作在学者以及施工者那里是比较不成熟的。
大多数都是根据以往的经验在进行施工。
这样笔者经过实际的考察就要为我们的框架结构找到一种可以简单化的，具有效率的整体设计以及初步设计。
另外，笔者在文章中主要将高层框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的薄壁筒，并以此三维模型，用半解析法分析计算受静力作用的高层框架结构与其基础地基的共同工作。
希望通过一些结论和研究，可以帮助后来者进行研究和施工。
一、研究原因我们的建筑业在改革开放之后有着十分迅速的发展，因为城市的迅速扩张，我们的高层建筑变得十分的普遍并被我们接受。
另外，我们知道在高层和超高层建筑结构的选型由于巨型框架结构在传力、抗震、抗侧刚度和发挥材料特长等方面具有很强的优越性，且具有良好的技术经济指标，这就是说，我们的巨型框架结构是有着很大的优势和特点的，并在高层建筑的结构设计中扮演了十分重要的角色。
在我们国家，上海证券大厦就是采用了这种结构，并用了半解析静力上的分析的运用。
立足于国外，日本东京NEC 办公大楼等也是很好的例证。
但是，返回到实际，我们国家在空间巨型框架结构的研究上处于刚刚起步的阶段，这些对于我们的高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析有着很好的借鉴作用，作为一些珍贵的文献参考。
因为此原因，本文立足于找到一种优化的，简便的，方便的建筑学分析方式，致力于研究高层建筑空间巨型框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的加劲薄壁筒组合体，并以此三维模型，用半解析法分析计算了受静力作用的超高层建筑空间巨型框架结构与其基础地基的共同工作。
框架-剪力墙结构自振周期及振型计算
框架-剪力墙结构自振周期及振型计算1. 基本原理（1）连续化方法（2）梁弯曲自由振动动力方程 （3）自由振动位移方程 2. 计算参数（1）刚度参数 框架刚度：C F 剪力墙刚度：EI 刚接连梁刚度：μ （2）质量参数单位高度质量m ，单位高度重量W=mg 3. 计算公式（1）框剪结构刚度特征值EIC HF μλ+= （2）自振周期gEIWH T i i 2ϕ= i ϕ由图表、根据λ及所要计算的振型查得（3）振型参数ϕπλλ221=，212ϕλπλ=或122ϕλπλ=22221λλλ=-()()0sin sh cos ch 2212221212142412221=-+++λλλλλλλλλλλλ一式代入二式，有：221212λϕλπλ=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-，()022212221=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--ϕπλλλ 24224221242224⎪⎪⎭⎫⎝⎛+±=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+±=ϕπλλϕπλλλ 根据物理意义，有：24221242⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=ϕπλλλ，2421242⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=ϕπλλλ 汇总为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=242224212422242ϕπλλϕπλϕπλλλ （4）振型公式()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+-=x H x H x H x H Y x Y 221122221121221210sin sh cos ch sh sin cos ch λλλλλλλλλλλλλλλ4. 补充说明（1）应计算3个、最多也只能计算三个振型。
（2）计算梁的刚度时，应计及现浇钢筋混凝土楼板作为梁的翼缘对梁截面刚度的增大效应，其中边梁截面惯性矩增大1.5倍，中梁刚度增大2.0倍。
（3）计算框架-剪力墙结构的自振周期时，应考虑框架填充墙对整体结构刚度的贡献，做法是对计算周期进行折减，折减系数为0.7-0.8。
5．结构刚度 5.1 框架刚度（1）框架梁刚度按矩形截面计算：3121bh I b =按T 型截面修正：3121bh I b β=，对于现浇钢筋混凝土框架边梁，.51=β，现浇钢筋混凝土框架中梁，.02=β（2）框架柱刚度 惯性矩；3c 121bh I =（此处h 为柱截面高度） 梁柱刚度比：cb i i i ∑=柱抗侧刚度修正系数：底层i i ++=2.50α，中间层ii+=2α 柱抗侧刚度D 值：212h i D cα=（此处h 为层高） 柱抗推刚度：Dh C =c （此处h 为层高） （3）框架抗推刚度∑∑===D h C C nm C F 1（此处h 为层高）5.2 剪力墙刚度 5.2.1 整体剪力墙 www d A H I I I 291μ+=5.2.2 开洞剪力墙（1）开洞墙连梁折算惯性矩bb bb A a I I I 271~μ+=，剪应力分布不均匀系数2.1=μ，a 为连梁净跨 （2）连梁刚度特征值32~aI c D b=，c 为连梁轴跨（3）墙肢刚度 墙肢惯性矩： 3121ww h b I =（按矩形截面计算，或按T 型等组合截面计算等）（4）剪切参数 墙肢剪切参数：∑∑∑∑==AHI AG H IE 22238.2μμγ（5）整体影响系数不考虑轴向变形影响的整体参数∑∑=+==ki ik i iD I h H 1112216α（此处k 为洞口总数）考虑轴向变形影响的整体系数T212αα=，轴向变形影响系数T 与洞口数量有关，近似值为墙肢数量3-4时，T=0.80，墙肢数量5-7时，T=0.85，墙肢数量大于8时，T=0.90。
框架刚度计算公式
框架刚度计算公式一、框架柱的线刚度（i）计算。
1. 等截面柱。
- 对于矩形截面柱，其线刚度计算公式为：i = (EI)/(h)，其中E为柱材料的弹性模量（对于混凝土结构，不同强度等级的混凝土E值不同，例如C30混凝土E = 3.0×10^4N/mm^2），I为柱截面的惯性矩。
对于矩形截面b× h（b为截面宽度，h为截面高度），I=frac{bh^3}{12}，h为柱的计算高度（柱上下节点中心之间的距离）。
- 对于圆形截面柱，I=frac{π d^4}{64}（d为圆形截面直径），线刚度i=(EI)/(h)。
2. 变截面柱。
- 当柱为变截面时，可采用等效惯性矩I_e来计算线刚度。
对于阶形柱，在计算柱顶位移等情况时，可根据不同的变截面形式和受力情况采用相应的等效方法计算I_e，然后再按照i=frac{EI_e}{h}计算线刚度。
二、框架梁的线刚度（i）计算。
1. 矩形截面梁。
- 同样采用i=(EI)/(l)，其中E为梁材料的弹性模量（与柱材料相同时取值相同），I为梁截面的惯性矩。
对于矩形截面b× h（b为截面宽度，h为截面高度），I = frac{bh^3}{12}，l为梁的计算跨度（一般取柱轴线之间的距离）。
2. T形、倒L形等截面梁。
- 对于T形截面，其惯性矩I的计算要考虑翼缘和腹板的共同作用。
对于翼缘宽度b_f、腹板宽度b、梁高h和翼缘厚度h_f的T形截面，其惯性矩I=(1)/(12)[b_fh^3-(b_f - b)(h - 2h_f)^3]。
然后再根据i=(EI)/(l)计算线刚度。
倒L形截面类似，根据其截面尺寸计算惯性矩后求线刚度。
三、框架整体刚度计算（以D值法为例）1. 柱的抗侧移刚度（D值）计算。
- 对于一般层柱：- 当框架结构为规则框架（各柱等高，梁的线刚度沿柱高度方向不变等情况）时，D=αfrac{12i_c}{h^2}，其中α为柱的侧移刚度修正系数。
框架结构计算
X X X X X设计学生：指导老师：三峡大学XX学院摘要：本设计课题为。
Abstract：The project is the design of a express hotel.关键词：框架结构抗震等级内力分析荷载组合独立基础板式楼梯Keywords:frame structure前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教与学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本组毕业设计题目为。
1.建筑设计1．1工程概况本工程为该工程采用钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为7度(0. 1g)，设计地震分组为第一组，抗震等级为三级。
1．2地质资料工程重要性等级为三级，本地区属亚热带大陆行季风气候，1．3平面布置在平面布置中1．4立面布置1．5各种用房和交通联系的设计本工程工程重要性等级为三级，根据《旅馆建筑设计规范》1．6建筑各构件用料、装饰及做法1.墙体：2.结构设计2．1．1结构布置方案及结构选型根据建筑使用功能要求，本工程采用框架承重方案。
框架柱网布置如下图2.1.1：2．1．2确定结构计算简图（1）计算基本假定：○1一片框架可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略（因而整个结构可以划分成若干个平面结构共同抵抗与平面结构平行的侧向荷载，垂直于该方向的结构不参加受力）；○2楼板在其自身平面内刚度无限大，楼板平面外刚度很小，可以忽略（因而在侧向力作用下，楼板可做刚体平移或转动，各个平面抗侧力作用时，假定结构无侧移。
（2）计算简图如下图2.1.2（1）根据图2.1.13.9m＋＋＝5.1m，其中3.9m为层高，0.6m为室内外高差和基层顶面到室外地面的高度；二层柱高为 3.9m，标准层柱高从楼面算至上一层楼面，均为3m图2.1.2（1）框架计算单元简图框架梁跨度（按柱中心线确定）：AB、CD跨：5400m；BC跨：7800m框架柱高度：底层：Z1＝5100mm；二层：Z2＝3900mm；标准层：Z3＝3000mm，框架计算简图如下图所示。
第三节-框架结构的计算简图
第三节框架结构的计算简图4.3.1 梁、柱截面尺寸框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。
初步设计时，通常由经验或估算先选定截面尺寸，以后进行承载力、变形等验算，检查所选尺寸是否合适。
1、梁截面尺寸确定2、柱截面尺寸柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。
即框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱截面直经不宜小于350mm，柱截面高宽比不宜大于3。
为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4，或柱的剪跨比宜大于2。
3、梁截面惯性矩在结构内力与位移计算中，与梁一起现浇的楼板可作为框架梁的翼缘，每一侧翼缘的有效宽度可取至板厚的6倍；装配整体式楼面视其整体性可取等于或小于6倍；无现浇面层的装配式楼面，楼板的作用不予考虑。
设计中，为简化计算，也可按下式近似确定梁截面惯性矩I：4.3.2 框架结构的计算简图1、计算单元框架结构房屋是空间结构体系，一般应按三维空间结构进行分析。
但对于平面布置较规则的框架结构房屋，为了简化计算，通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。
就承受竖向荷载而言，当横向（纵向）框架承重，且在截取横向（纵向）框架计算时，全部竖向荷载由横向（纵向）框架承担，不考虑纵向（横向）框架的作用。
当纵、横向框架混合承重时，应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。
2、计算简图在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接用节点表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示，框架柱轴线之间的距离即为框架梁的计算跨度；框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，柱的计算高度即为各层层高。
对于梁、柱、板均为现浇的情况，梁截面的形心线可近似取至板底。
对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室；且地下室结构的楼层侧向刚度不小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍时，可取至地下室结构的顶板处。
刚度计算公式
刚度（Stiffness）是描述材料或结构在受到外力作用时抵抗变形的能力。
对于线性弹性材料，刚度可以通过应力（Stress）与应变（Strain）之间的比例关系来计算，这个比例常数被称为弹性模量（Elastic Modulus）。
对于一维情况（例如拉伸或压缩），刚度计算公式为：
[ K = \frac{\sigma}{\epsilon} ]
其中：
( K ) 是刚度（N/m 或Pa）
( \sigma ) 是应力（N/m²或Pa）
( \epsilon ) 是应变（无量纲）
对于二维情况（例如梁的弯曲），刚度计算公式可能会涉及到弯矩（M）和曲率（κ）：
[ EI = \frac{M}{\kappa} ]
其中：
( EI ) 是梁的弯曲刚度（N·m²）
( M ) 是弯矩（N·m）
( \kappa ) 是曲率（1/m）
对于三维情况（例如杆的扭转），刚度计算公式为：
[ GJ = \frac{T}{\phi} ]
其中：
( GJ ) 是杆的扭转刚度（N·m²）
( T ) 是扭矩（N·m）
( \phi ) 是扭转角（rad）
请注意，以上公式仅适用于线性弹性材料，并且在弹性范围内有效。
对于非线性材料或超出弹性范围的情况，刚度可能会发生变化，并且需要使用更复杂的模型来描述材料的力学行为。
此外，对于复杂的结构或组件，刚度可能需要通过有限元分析（FEA）或其他数值方法来计算。
这些方法可以考虑材料的非线性、几何非线性以及多种加载条件。
框架结构计算程序
梁宽度（b)0.315柱宽(b c )0.3柱截面积（A c )190202.0202柱边长436.1215659底层柱高(m) 4.5线刚度(i)9.3006E+11宽（b)250恒载标准值计算b2. 20厚1:3水泥砂浆结合层第一页：荷载及内力计算;第c1. 12厚1:2水泥砂浆粘结10厚缸砖面层,块间留缝<10,1:1水泥砂浆3. 二毡三油上撒绿豆砂4. 刷冷底子油一道屋面（不上人）7. 结构层4. 25厚1:2.5水泥砂浆找平层5. 保温兼找坡层(水泥膨胀蛭石, 最薄处35mm)6. 25厚1:3水泥砂浆找平层（梁截面宽度不宜小于1／2柱宽，且不应小于250mm。
）各层楼面梁自重(kN/m)(1)纵向框架梁b1:0.25梁自重3抹灰层:粉刷石膏砂浆0.1815合计 3.1815 (2)横向AB、CD跨框架梁b2:0.25梁自重 2.375抹灰层:粉刷石膏砂浆0.1515合计 2.5265 (3)横向BC跨框架梁b3:0.25梁自重 1.75抹灰层:粉刷石膏砂浆0.1215合计 1.8715 (4)基础梁b4:0.25梁自重 1.75抹灰层:粉刷石膏砂浆0.1215合计 1.8715柱自重(kN/m)柱边长b0.5柱自重 6.25抹灰层:粉刷石膏砂浆0.3合计 6.55外纵墙1自重(kN/m)(1)标准层纵墙在计算单元内相对高度h 1.551724138纵向梁高0.6h'1.448275862纵墙1.706896552铝合金窗0.506896552水刷石外墙面0.775862069粉刷石膏砂浆内墙面0.232758621合计3.222413793（2）底层纵墙在计算单元内相对高度h 1.951724138纵向梁高0.6基础顶面至室外地面的高度0.5h'1.448275862纵墙2.146896552铝合金窗0.506896552水刷石外墙面0.975862069粉刷石膏砂浆内墙面0.232758621合计3.862413793（1）标准层层高 3.6纵墙3.3粉刷石膏浆内墙面0.9合计4.2（2）底层底层柱高4.5基础顶面至室外地面的高度0.5纵墙3.74粉刷石膏浆内墙面0.9合计4.64（1）标准层层高 3.6横墙3.41水刷石外墙面1.55粉刷石膏砂浆内墙面0.465合计5.425（2）底层底层柱高4.5基础顶面至室外地面的高度0.5横墙3.85水刷石外墙面2粉刷石膏砂浆内墙面0.465合计6.315内纵墙自重(kN/m)外横墙自重(kN/m)（1）标准层层高 3.6横墙3.41粉刷石膏浆内墙面0.93合计4.34（2）底层底层柱高4.5基础顶面至室外地面的高度0.5横墙3.85粉刷石膏浆内墙面0.93合计4.78(1)标准层纵墙在计算单元内相对高度h 1.709090909横向梁高0.5h'1.390909091走廊尽头墙 1.88铝合金窗0.486818182水刷石外墙面0.854545455粉刷石膏砂浆内墙面0.256363636合计3.477727273（2）底层纵墙在计算单元内相对高度h 2.109090909横向梁高0.5基础顶面至室外地面的高度0.5h'1.390909091走廊尽头墙 2.32铝合金窗0.486818182水刷石外墙面1.054545455粉刷石膏砂浆内墙面0.256363636合计4.117727273墙高1.5墙1.65压顶的混凝土0.5水刷石外墙面 1.7合计3.85不上人屋面0.5活荷载标准值计算（kN/m 2)内横墙自重（kN/m）女儿墙自重（kN/m）走廊尽头墙（kN/m）房间2走廊2S k =1.0×0.10 kN/ m 2l oy 8400l oy /l oz2.666666667梯形短边宽a 1.575荷载q屋面总荷载 6.451-2c 2+c 31恒荷载20.3175活荷载 1.575楼面总荷载 3.861-2c 2+c 31恒荷载12.159活荷载 6.3A—B梁自重2.5265恒荷载=梁自重+板传恒荷载22.844活荷载=板传活荷载 1.575内横墙自重4.2恒荷载=内横墙自重+梁自重+板传恒荷载18.8855活荷载=板传活荷载 6.3梁自重1.8715屋面梁、楼面梁恒荷载=梁自重 1.8715活荷载楼面梁因为是单向板，B、C间梁不实验室梯形荷载等效1=（1-2c2+c 3)q,c=a/l,A—B轴间框架梁屋面板传给梁（即屋面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：屋面梁B—C轴间框架梁A—B轴间框架梁均布荷载为：楼面板传给梁（即楼面板两个梯形荷载等效为均布荷载）：板传至梁上的三角1=5/8q雪荷载标准值（kN/m 2)恒荷载和活荷载作用下框架的受荷图A轴柱纵向集中荷载的计算屋面板三角形荷载等效为均布荷载：屋面总荷载 6.45恒荷载0活荷载0楼面板三角形荷载等效为均布荷载：楼面总荷载 3.86恒荷载0活荷载0顶层柱恒荷载=女儿墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒女儿墙重度 3.85柱网长 6.3女儿墙自重24.255顶层柱恒荷载138.6525顶层柱活荷载=板传活荷载A轴柱屋面板传活荷载0柱网长 6.3顶层柱活荷载 6.615标准层柱恒荷载=外纵墙自重+外纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传外纵墙重度 3.222413793柱网长 6.3外纵墙自重18.69标准层柱恒荷载98.8218标准层柱活荷载=板传活荷载A轴柱楼面板传活荷载0柱网长 6.3标准层柱活荷载26.46基础顶面恒荷载=底面外纵墙自重+基础梁自重底面外纵墙重度 3.862413793柱网长 6.3底面外纵墙自重22.402基础顶面恒荷载33.2567B轴柱纵向集中荷载的计算走廊屋面板均布荷载：屋面总荷载 6.45恒荷载8.7075活荷载0.675走廊楼面板均布荷载：楼面总荷载 3.86恒荷载 5.211活荷载 2.7顶层柱恒荷载=内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传恒荷载内纵框架梁重度 3.1815柱网长 6.3内纵框架梁自重18.4527顶层柱恒荷载164.901顶层柱活荷载=板传活荷载屋面板传活荷载重度0柱网长 6.3屋面活荷载（三角形）0顶层柱活荷载10.53标准层柱恒荷载=内纵墙自重+内纵框架梁自重+板传恒荷载+次梁传内纵墙重度 4.2走廊楼面恒荷载 5.211柱网长 6.3内纵墙自重24.36标准层柱恒荷载134.7156标准层柱活荷载=板传活荷载B轴柱楼面板传活荷载重度0走廊楼面活荷载 2.7柱网长 6.3B轴柱楼面板传活荷载0标准层柱活荷载52.2基底面内纵墙重度 4.64柱网长 6.3底面内纵墙自重26.912基础顶面恒荷载37.7667风荷载标准值计算基本风压( kN/m2)0.3风振系数（因屋高度小于30m）1计算单元迎风面宽度 6.3水平地震作用计算重力荷载代表值计算屋面处重力荷载标准值计算(KN)女儿墙565.6933333女儿墙重度总长屋面板7063.058167屋面板重度总长梁1323.1906（这个分类与上面的不完全相同）梁1重度梁1数轴网长梁1重力柱484.176柱重度柱数墙648.19外纵墙1重度墙长数量顶层总重力荷载标准值10084.30793 标准层楼面处重力荷载标准值计算(KN)墙1296.379658楼面板4226.884422屋面板重度纵跨数梁1323.1906柱1002.936柱重度柱数标准层层总重力荷载标准值7849.390681 底层楼面处重力荷载标准值计算（KN)底层墙737.0598292外纵墙1重度墙长数量墙1385.249658楼面板4226.884422梁1323.1906柱1262.316底层楼面处重力荷载标准值8197.640681 屋顶雪荷载标准值计算（KN)雪重度纵跨数屋顶雪荷载标准值109.5047778 楼面活荷载标准值计算（KN)房间活荷载轴网长纵跨数楼面活荷载代表值/标准值1998.32 总重力设计值/代表值计算（KN)屋面处12254.4762屋面处结构和构件自重标准层楼面处12216.91682楼面处结构和构件自重底层楼面12634.81682底层露面处结构和构件自重框架柱抗侧刚度D和结构基本自振周期计算横向D值计算AB、CD梁的相对线刚度底层柱高结构基本自振周期计算自振周期T10.468636932折减系数多遇水平地震作用计算最大影响系数Geq<5Tg,故：1影响系数1附加顶部集中力为AB、CD轴梁的相对线刚度i1当(i1+i2)<(i3+i4)时当(i1+i2)>(i3+i4)时上层层高h1修正系数阿尔法2修正系数阿尔法3水平地震作用下内力计算位移验算：根据《建筑抗震刚重比和剪重比验算(见上表）利用力学求解器分别算出活荷载、恒荷载、风荷载作用下框架梁因为(T1<1.4Tg),需要考虑顶部横重力荷载代表值作用下框架的内力均布重力荷载代表值计算屋面q AB=q CD框架梁上的均布荷载q BC框架梁上的均布荷载楼面q AB=q CD框架梁上的均布荷载q BC框架梁上的均布荷载作用于A柱集中重力荷载代表值计算屋面处139.314恒荷载雪荷载标准楼层处124.9218恒荷载基础顶面处37.7667 作用于B柱集中重力荷载代表值计算屋面处170.166恒荷载雪荷载标准楼层处160.8156恒荷载基础顶面处37.7667控制截面的弯矩标准值M'控制截面的弯矩标准值M'0各种荷载作用下梁控制截面的内力与M相应的梁柱中线柱控制截面的内力值为绘制出内力组合梁控制截面的内力值为梁柱中线交点框架梁内力组合非地震作用下框架梁内力组合（见上表）地震作用下框架梁内力组合梁端截面组合剪力设计值调整调整后的剪力设计值V b梁的剪力增大系数梁左框架梁内力组合地震作用下框架梁AB、BC的内力组合见下表框架柱内力组合、框架柱A柱端截面组合弯矩设计值和组合剪力设计值的调整（1）对“ 及相应的 ”组合弯矩设计值和组合剪力设计 为了使框架结构在地震作用下塑性铰首先在梁中出现，就必须满为了防止柱在压弯破坏前发生剪框架顶层柱和轴压比小于0.15的的增大系数后作为设计值。
计算长度系数的物理意义及对各种钢框架稳定设计方法的评论
计算长度系数的物理意义及对各种钢框架稳定设计方法的评论童根树施祖元李志飚浙江大学土木系浙江省建筑设计研究院摘要本文将有侧移失稳的框架柱计算长度系数与结构力学的D值法联系论证了柱子计算长度系数计算柱子抗侧刚度系数通过柱子计算长度系数可以较精确地确定整个楼层的抗侧刚度。
本文计算表明考虑同层各柱的相互支援对框架柱计算长度系数进行修正后薄弱层柱子的计算长度系数能够得到略偏安全的精度。
利用整体分析时各个柱子的计算长度系数存在的关系就可以得到所有其它非薄弱层柱子的计算长度系数且同样略偏安全。
通过例子发现框架层与层相互作用的一个重要性质:层对层的支援对同一层的每个柱子而言获得的好处临界力增加或贡献出来的刚度临界荷载的减小具有相同的比例。
本文对当前各种框架稳定性计算方法传统的线性分析计算长度系数法、线性分析层整体稳定计算法、结构整体稳定计算法和二阶分析法进行了简单的讨论。
关键词稳定性框架计算长度童根树男1963年11月生工学博士毕业于浙江大学结构工程专业现任浙江大学教授、博士生导师。
主要从事钢结构稳定性研究。
施祖元男1957年7月生工学博士教授级高工。
毕业于浙江大学结构工程专业现工作于浙江省建筑设计院。
从事结构与地基和岩土工程的设计和研究。
1引言框架可能发生有侧移模式和无侧移模式的失稳。
框架柱的稳定计算首先要确定柱子的计算长度系数。
计算长度系数是根据一些理想化的假定得到的。
对框架有侧移失稳取出要确定其计算长度的柱子和与之相连的四根梁和上下两根柱图1采用如下理想化假定1:1AB柱与上下两层柱子同时失稳2刚架屈曲时同层的各横梁两端转角大小相等方向相同3横梁中的轴力对梁本身的抗弯刚度的影响可以忽略不计4柱端转角隔层相等5各柱的πP/PE相等这里P是柱子的轴力PE是柱子计算长度系数为1时的欧拉临界力6失稳时各层的层间位移角相同。
图1框架有侧移计算模型根据稳定理论得到临界方程然后计算得到钢结构设计规范GB50017-2003的附表D-2。
PKPM钢结构框架柱的计算长度系数 该怎么选取呢
钢结构框架柱的计算长度系数该怎么选取呢?是按照程序默认值呢(没有选取P-△二阶效应), 还是改为1 ,1(选取P-△二阶效应),呢?1.如果是高层钢结构：可以按照《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的6.3.2条执行。
简言之：（1）有支撑或剪力墙的结构，层间位移角小于1/250时，可以取计算长度系数1.0；（2）纯框架体系，层间位移角小于1/1000时，按照无侧移的公式（6.3.2-2）。
2.如果是多层钢结构：可以按照《钢结构设计规范》GB50017-2003的5.3.5条执行。
（1）无支撑纯框架：1）采用一阶弹性分析方法，按照附录D表D-2；2）采用二阶弹性分析方法，即在每层柱顶附加考虑公式3.2.8-1的假象水平力，框架计算长度取1.0（此方法也就是很多人认为的P-△二阶效应）（2）有支撑框架：分为强支撑（无侧移）和弱支撑。
现在谈谈P-△二阶效应计算方法：常用有以下几种：1.《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98第5.2.11的条文说明的方法2.《钢结构设计规范》GB50017-2003第3.2.8条的方法3.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第5.4.3条的方法4.Wilson教授提出的等效几何刚度的方法（可以参看Wilson著《结构静力与动力分析》第11章，也可以参看徐培福等《复杂高层建筑结构设计》第五章第三节，另外也可以参考高小旺等《建筑抗震设计规范理解与应用》2.5节）PKPM等软件考虑P-△二阶效应计算方法采用第4种，即等效几何刚度法。
因此不能将PKPM软件的“P-△二阶效应计算”与柱计算长度系数联系起来。
我个人认为：1.对于高层钢结构，尤其是比较重要的高层钢结构、超高层钢结构，一般需要考虑P-△二阶效应，而且可以使用PKPM计算，即采用Wilson 教授的方法，与计算长度系数没有关系。
2.PKPM讲稿上的计算长度判断方法可以采用:(1)当楼层最大杆间位移小于1/1000时，可以按无侧移设计；(2)当楼层最大杆间位移大于1/1000但小于1/300时，柱长度系数可以按1.0设计；(3)当楼层最大杆间位移大于1/300时，应按有侧移设计。
框架结构简化计算祥解PPT课件
下端弯矩
M i1下 2Vi1h1 / 3
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反弯点法与D值法的计算步骤（续）
• 根据节点平衡计算梁端弯距；
对于边柱：
M b M ij上 M ij1下 对于中柱：设梁的端弯矩与梁的线刚度成正比，则
M b左
(M ij上
M ij 1下 )
ib左 ib左＋ib右
M b右
(M ij上
• 最高要求：
• 现浇框架梁不宜大于C40；
• 框架柱，9度时不宜大于C60,
•
8度时不宜大于C70。
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2. 填充墙布置要求
• 框架结构的填充墙及隔墙宜选用轻质墙体；
• 抗震设计时，框架结构如采用砌体填充墙，其布置应符合下列要求： • 1 避免形成上、下层刚度变化过大； • 2 避免形成短柱； • 3 减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。
取平均值； • 柱的计算高度：底层柱取基础顶至一层梁顶的高度，其他层取层高。
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• 当框架梁为加腋变截面梁时，若hend/hmin ＜1.6,可不考虑加腋的影响，按 等截面计算；
• 柱按实际截面计算截面惯性矩； • 计算梁的惯性矩应考虑楼板的作用，现浇楼盖边梁：I=1.5I0, 中梁：
•
α
弯
距
影
bc , hc
响系
(
数 151.
)H
120-1.
C
3
;
• γ—荷载分项系数 1.25；
• 同时满足：
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3.节点
•框架梁、柱中心线宜重合。 • • 当梁柱中心线不能重合时，在计 算中应考虑偏心对梁柱节点核心区 受力和构造的不利影响，以及梁荷 载对柱子的偏心影响。
最新框架结构等效刚度的计算与分析
精品资料框架结构等效刚度的计算与分析........................................框架结构等效刚度的计算与分析摘要：本文根据等效刚度原则和等效质量原则，通过具体算例将框架结构等效为Timshenko beam的计算模型，并精确计算出结构的抗弯刚度和抗剪刚度，然后根据哈密尔顿原理推导出等效连续化模型自由振动的控制方程及其相应的边界条件，并利用高质高效的常微分方程求解器进行求解。
关键词：Timshenko beam；哈密尔顿原理；Fortran 901 引言高层建筑结构除了受重力外，横向作用对其影响较大。
因此，在设计高层建筑时最主要的控制目标是结构体系刚度、抗风及抗震能力。
尤其是结构体系刚度的计算，如果根据结构动力学的方法确定结构等效刚度，工程量大且不能精确反映结构的受力特性。
2 等效刚度的确定（算例）2.1算例框架结构的计算模型如图2-1所示。
上部结构总高为30，层高为3，基础层高为12，框架结构的长度和宽度均为30，框架柱间距为6，框架梁间距为3，截面均。
其中，钢筋混凝土弹性模量为，地基采用的是刚性地基。
（1）等效抗剪刚度的计算：（2）等效抗弯刚度的计算：（3）等效转动惯量的计算：由得：（4）等效线质量的计算：2.2 Timoshenko beam控制方程和边界条件的推导根据能量原理导出Timoshenko Beam自由振动的方程，推导过程见下。
由，得：GES:BCS:X=0X=L2.3程序运行及计算结果分析图2-3 振型图通过分析图2-3可以得出如下结论：计算的等效刚度与实际相符；框架结构在发生破坏时以剪切破坏为主，弯曲破坏为辅。
所以在计算框架结构时要特别注意结构的抗弯能力、抗剪能力是否达到标准。
除此之外，本文结果更具一般性，除可以直接用于工程实际外，还可以用来计算框架-剪力墙、剪力墙等结构。
框架计算简图及梁柱线刚度
标准层8×0.2×（5.4-0.65）＝7.6 KN/m水泥粉刷墙面（5.4-0.65）×2×0.36＝3.42 KN/m合计：11.02 KN/m
底层8×0.2×（6-0.65）＝8.56 KN/m
2
水泥粉刷墙面（6-0.65）×2×0.36＝3.852 KN/m合计：12.412 KN/m
m第三跨：M左＝-210.47×0.8＝-168.38 KN·
mM右＝214.41×0.8＝171.53 KN·
m V左＝127.11KN V右＝-127.92 KN M中＝213.5 KN·
m右边跨：M左＝-228.69×0.8＝-182.95KN·
m M右＝173.03×0.8＝138.42 KN·
⑹、K轴柱纵向集中荷载的计算：
5顶层柱恒载＝7.8×4.465+3.9×2.76+2×7.8××6.14×1.95＝162.33 KN 8
5标准层柱恒载＝7.8×4.465+3.9×2.76+2×7.8××3.4×1.95＝110.23 KN 8
3、恒载作用下的梁端弯矩计算：
用叠加法计算梁的固端弯矩，计算结果见下表1：
50.3852 +0.3853）×3.9+2.76×3.9+2××6.14×1.95×3.9+2.768
5×3+2×1.5××6.14＝236.79 KN 8
5标准层柱恒载＝4.465×7.8+2×3.4×1.95××3.9×2+2×3.4×1.5×（1-28
5×0.3852 +0.3853）×3.9+2.76×（3.9+3）+2×1.5××3.4＝8
一榀框架计算(土木工程毕业设计手算全过程)解读
一框架结构设计任务书1.1 工程概况：本工程为成都万达购物广场----成仁店，钢筋混凝土框架结构。
梁板柱均为现浇，建筑面积约为5750m2，宽27米，长为45米，建筑方案确定。
建筑分类为乙类公共类建筑，二类场地，抗震等级三级。
图1-1 计算平面简图1.2 设计资料1）气象条件：基本风压3155KN/m22）抗震设防：设防烈度7度3）屋面做法：20厚水泥砂浆面层一层油毡隔离层40厚挤塑聚苯板保温层15厚高分子防水卷材20厚1:3水泥砂浆找平1:6水泥焦渣1%找坡层，最薄处30厚120厚现浇钢筋混凝土板粉底4）楼面做法：8~13厚铺地砖面层100厚钢筋砼楼板吊顶1.3设计内容1)确定梁柱截面尺寸及框架计算简图2)荷载计算3)框架纵横向侧移计算；4)框架在水平及竖向力作用下的内力分析；5)内力组合及截面设计；6)节点验算。
二 框架结构布置及结构计算简图确定2.1 梁柱截面的确定通过查阅规范，知抗震等级为3级，允许轴压比为[μ]=0.85由经验知n=12~14kn/m 2 取n=13kn/m 2拟定轴向压力设计值 N=n •A=13kn/m 2×81m 2×5=5265KN拟定柱的混凝土等级为C30，f c =14.3N/mm 2 柱子尺寸拟定700mm ×700mmμ= c f s N A =52650.0143700700⨯⨯=0.75<[μ]=0.85 满足初步确定截面尺寸如下：柱：b ×h=700mm ×700mm梁（BC 跨、CE 、EF 跨）=L/12=9000/12=750mm 取h=800mm ，b=400mm纵梁=L/12=9000/15=600mm 取h=600mm ，b=300mm现浇板厚取h=120mm2.2 结构计算简图结构计算简图如下：图2-1结构计算简图图2-2平面计算简图三荷载计算：3.1恒载标准值计算1）①屋面板恒荷载标准值20厚1:3水泥砂浆面层0.02×20=0.4 KN/M 2 一层油毡隔离层0.05 KN/M 2 40厚挤塑苯板保温层0.04×0.5 =0.02 KN/M 2 15厚高分子防水卷材0.04KN/M 2 20厚1:3水泥砂浆找平0.02×20 =0.4 KN/M 2 1:6水泥渣1%找坡层最薄处30厚（0.03+0.045）/2×14=0.525 KN/M 2 120厚现浇钢筋混凝土板0.12×25=3 KN/M 2 12厚板底抹灰0.012×20=0.24 KN/M 2 合计 4.675KN/M 2屋面板传递给边柱的集中荷载： 4.675×1.5×9=63KN中柱的集中荷载： 4.675×3×9=126.23KN②屋顶次梁恒载标准值单向板传给次梁的荷载 4.675×3=14.025 KN/M 次梁自重0.3×(0.6-0.12)) ×25=3.6 KN/M 次梁粉刷（0.6-0.12）×0.02×17×2=0.326 KN/M 合计18 KN/M图3-1 次梁计算单元及板传力图③屋顶框架梁所受恒荷载标准值次梁传给框架梁恒荷载18×9=162KN④屋顶框架梁重量梁自重：0.4×﹙0.8-0.12﹚×25=6.8KN/M粉刷：﹙0.8-0.12﹚×0.02×17×2=0.46KN/M 合计7.26KN/M 2）①楼面板恒载标准值8~13厚铺地砖面层0.6 KN/M 2 20厚1:2水泥砂浆结合层0.02×20=0.4 KN/M 2 120厚钢筋砼楼板0.12×25=3 KN/M 2 石膏板吊顶0.2 KN/M 2合计 4.2 KN/M 2楼面板传递给边柱的集中荷载： 4.2×1.5×9=56.7KN中柱的集中荷载： 4.2×3×9=113.4KN②2~5层纵向次梁恒载标准值计算简图见图3楼面单向板传给纵向次梁恒荷载 4.2×3=12.6 KN/M 次梁自重0.3×（0.6-0.12）×25=3.6KN/M 合计16.2 KN/M③2~5层框架梁所受恒荷载标准值次梁传递给框架梁恒荷载16.2×9≈150 KN③2~5层框架梁恒载标准值框架梁自重0.4×（0.8-0.12）×25=6.8 KN/M 3）四层建在所取一榀框架梁上的填充墙恒荷载标准值墙自重0.2×（3.3-0.8）×10.3≈5.2KN/M 粉刷（3.3-0.8）×0.02×17×2=1.7KN/M 合计取（因为有构造柱取大点）7.2KN/M4）柱自重标准值1~3层柱自重：0.7×0.7×（4.2－0.12）×25＝49.98KN大理石贴面：0.5×4×0.7×4.2＝5.88KN 合计55.86KN 4~5层柱自重：0.7×0.7×（3.3-0.12）×25＝38.96KN大理石贴面：0.5×4×0.7×3.3＝4.62KN合计43.58KN5）外墙自重标准值5层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（3.3-0.12）×10.3×（9-07）=54.37KN粉刷：2×0.02×（3.3-0.12）×17（9-0.7）=17.95KN合计72.32KN4层玻璃幕墙作用在边柱的集中荷载玻璃幕墙自重： 1.5kn/m2×（9-0.7）×（3.3-0.12）=26.15KN2~3层外墙作用在边柱的集中荷载墙自重：0.2×（4.2-0.12）×10.3×（9-07）=69.76KN粉刷：2×0.02×（4.2-0.12）×17（9-0.7）=23.03KN合计92.79KN3.2活荷载标准值计算1）①屋面板活荷载标准值（不上人）：0.5KN/M²②顶层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图2）0.5×3=1.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值1.5×9=13.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载：0.5×1.5×9=6.75KN中柱的集中荷载：0.5×3×9=13.5KN2）①5层楼面板活荷载标准值：5KN/M²②5层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）5×3=15KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值15×9=135KN④5层面板传递给边柱的集中荷载：5×1.5×9=67.5KN中柱的集中荷载：5×3×9=135KN3）①4层楼面板活荷载标准值： 2.5KN/M²②4层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）2.5×3=7.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值7.5×9=67.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载： 2.5×1.5×9=33.75KN中柱的集中荷载： 2.5×3×9=67.5KN4）①2~3层楼面板活荷载标准值： 3.5KN/M²②2~3层次梁受板传递的活荷载标准值（计算简图见图3）3.5×3=10.5KN/M③框架梁受次梁传递的活荷载标准值10.5×9=94.5KN④屋面板传递给边柱的集中荷载： 3.5×1.5×9=47.25KN中柱的集中荷载： 3.5×3×9=94.5KN四 内力计算4.1 恒荷载作用下的内力计算刚度计算梁线刚度： 截面的惯性矩 I b0= 312bh = 340080012⨯=17×109mm 4考虑现浇楼板对框架梁截面惯性矩的影响，中框架梁取 I 中=2I b0 边框架取 I 边=1.5I b0i 边跨梁= 91.517109000⨯⨯E =28×105E i 中跨梁= 9217109000⨯⨯E=38×105E柱线刚度： 截面的惯性矩 I C =312bh =370070012⨯=20×109mm 4i 4~5层柱= 92010 3300⨯E =60×105Ei 1~3层柱= 92010 4200⨯E =48×105E取105E 值作为基准值1，算得各杆件相对线刚度(见下图)图4-1 梁柱相对线刚度图图4-2 恒载作用下的计算简图由于分布荷载在梁汇总产生的内力远小于集中荷载，所以将梁的分布荷载近似等效为作用在次梁处的集中荷载，以便于计算。
PKPM计算结果分析及注意的问题
第一节结构整体性能控制I、轴压比一、规范要求轴压比：柱（墙）轴压比N/（fcA）指柱（墙）轴压力设计值与柱（墙）的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。
它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。
规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见10版高规642和7213。
表6. 4.2柱轴压比限值抗震设计时，钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表 6.3.6的规定；对于W类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当减小。
二、电算结果的判别与调整要点：混凝土构件配筋、钢构件验算输出文件（WPJ*OUT）Uc ---轴压比（N/Afc）1.抗震等级越高的建筑结构，其延性要求也越高，因此对轴压比的限制也越严格。
对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言，则要求更严格。
抗震等级低或非抗震时可适当放松，但任何情况下不得小于1.05。
2•限制墙柱的轴压比，通常取底截面（最大轴力处）进行验算，若截面尺寸或混凝土强度等级变化时，还验算该位置的轴压比。
SATWE验算结果，当计算结果与规范不符时，轴压比数值会自动以红色字符显示。
3.需要说明的是，对于墙肢轴压比的计算时，规范取用重力荷载代表值作用下产生的轴压力设计值（即恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4）来计算其名义轴压比，是为了保证地震作用下的墙肢具有足够的延性，避免受压区过大而出现小偏压的情况，而对于截面复杂的墙肢来说，计算受压区高度非常困难，故作以上简化计算。
4.试验证明，混凝土强度等级，箍筋配置的形式与数量，均与柱的轴压比有密切的关系，因此，规范针对情况的不同，对柱的轴压比限值作了适当的调整（抗规6.3.6条注）。
5.当墙肢的轴压比虽未超过上表中限值，但又数值较大时，可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件，以提高墙肢端部混凝土极限压应变，改善剪力墙的延性。
当为一级抗震（9度）时的墙肢轴压比大于0.3,—级（8度）大于0.2,二级大于0.1时,应设置约束边缘构件，否则可设置构造边缘构件，程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。
杆梁结构有限元分析(第四章)
由于在设计时并不知道结构的真实力学性能(或许还没有实验 结果，或许还得不到精确的解析解)，仅有计算分析的一些结果， 因此，一种进行计算结果校核或验证的可能方法，就是对所分析 对象分别建立1D、2D、3D模型，来进行它们之间的相互验证和核 对；图4-1给出一个建筑结构中的杆梁框架以及建模简化过程。
c F EA
1D问题的最小势能原理求解
先介绍最小势能原理的基本表达式。设有满足位移边界条件BC(u)的许 可位移场，计算该系统的势能为
(u) U W
其中U为应变能，W为外力功，对于如图4-2所示的算例，有
U
1 2
x (u(x)) x (u(x))d
W Pu(x l)
4.2 杆件有限元分析的标准化标准与算例
4.1 杆梁结构分析的工程概念
图4-1 建筑结构中的杆梁框架以及建模简化过程
4.2 杆件有限元分析的标准化标准与算例
1 基本力学原理 杆件是最常用的承力构件，它的特点是连接它的两端一般都是铰
接接头，因此，它主要是承受沿轴线的轴向力，因两个连接的构件在 铰接接头处可以转动，则它不传递和承受弯矩。
有一个左端固定的拉杆，其右端承受一外力P。该拉杆的长度为l， 横截面积为A，弹性模量为E，如图4-2所示，这是一个一维问题，下 面讨论该问题的力学描述与求解。
K T eT K eT e
节点力阵
e
p T eT pe
刚度方程
ee
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钢框架体系采用不同内力分析方法的结果差异性比较
钢框架体系采用不同内力分析方法的结果差异性比较摘要：根据钢结构体系复杂程度和抗侧移刚度的强弱，在结构设计中，选择合理的分析方法，对保证结构安全、有效具有重要的意义。
现行《钢结构设计标准》GB50017-2017在《钢结构设计规范》GB50017-2003“一阶弹性分析”、“二阶弹性分析”基础上新增了“直接分析”方法。
本文通过一个实际工程算例，介绍几种分析方法在设计结果上的一些差异，分析导致结果差异的主要因素。
对在设计中如何正确、合理的选用分析方法提出一些建议。
关键词：一阶弹性分析二阶弹性分析直接分析计算长度系数一、分析方法钢结构项目，工程结构失效，往往都是从关键构件破坏开始，其中构件失稳是最为常见的一种破坏形式。
在日常设计工作中，构件的稳定性设计，是一项重要的工作，它直接关乎结构的安全性。
采用有效的结构体系、选用正确的分析方法，准确的进行结构和构件计算分析，是结构设计工作的关键。
现行的《钢结构设计标准》GB50017-2017中，给出了内力分析的三种方法：一阶弹性分析、二阶弹性分析、直接分析。
其中“直接分析”是现行《钢结构设计标准》GB50017-2017中新提出的一种方法。
一阶弹性分析法不考虑结构的几何非线性对内力的影响，结构分析模型假定为理想的结构体系，不考虑结构变形影响，而是在设计阶段通过一系列参数来考虑，如计算长度系数μ（此时μ通常不为1.0）、等效弯矩系数、稳定系数等。
显然这种分析方法直接、简单，但是和结构的实际受力情况并不能保持完全一致，特别是对一些复杂结构，这种分析方法得出结果，可能会存在与实际的受力偏差较大的情况。
对于一些抗侧移刚度相对较柔的结构体系，体系的侧移对内力的影响不可以简单的忽略，体系中实际存在的初始缺陷，往往是导致结构或构件失稳破坏的重要原因，在原《钢结构设计规范》GB50017-2003中，对于满足其规定条件的一些结构，要求按照二阶弹性分析法进行结构分析，此法在受力分析中，要求考虑结构整体初始缺陷和结构的几何非线性，即考虑结构在荷载作用下产生的变形、结构整体初始几何缺陷、节点刚度对结构和构件的内力和变形的影响。
结构设计之刚度比详解
第三章 刚度比 2014.7.16一、定义：刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度比值。
二、计算公式：⑴规范要求：①、②《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
③《高规》第E.0.2条规定当转换层设置在第2层以上时，按本规程式（3.5.2-1）计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
④《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：框架：i1i 1i i △△++=V V γ ；其他（框剪、剪…）:1i i i 1i 1i i h h +++⨯=△△V V γ 详见《高规》P15 ⑶应用范围：①《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条用来判断竖向不规则②《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
用来避免竖向不规则③《高规》第E.0.2条用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比④《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法1。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
注：SATWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；2、按剪切刚度计算⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：当转换层设置在1、2层时，可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应小于0.4，抗震设计时γ不应小于0.5。
②《抗震规范》第6.1.14-2条规定：结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍；地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式：122211h h ⨯=A G A G γ 详见《高规》P177 ⑶应用范围：①《高规》第E.0.1条用来计算转换层在一二层时的侧向刚度比②《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法2。
等效刚度法
等效刚度法摘要：为提高结构的分析效率，本文提出一种新分析法——等效刚度法。
文章首先介绍了一种全新的力学模型。
在此基础上全面介绍计算依据、基本公式和应用步骤，并结合实例对其应步骤用作了诠释。
文章最后对该法在结构分析的优势作了总结，并对该法目前应用尚存的限制作了说明且对其应用前景作了展望。
关键词：等效刚度法；无线位移结构；无回路结构0引言超静定杆系结构的分析与计算，是结构力学研究的任务之一，文献1介绍有力法、位移法等精确计算的方法和力矩分配法及无剪力分配法等渐近法。
这些方法都可以解决超静定结构在荷载作用下反应的问题，特别是力法和位移法，只要列出平衡方程或刚度矩阵，通过正确的计算就一定能得出解析解。
但对于超静定次数较多的结构，由于计算工作量大，这两种方法不适合手算，这时可考虑采用渐近法或混合法来解决问题。
对于无线位移超静定结构的计算，文献2在力矩分配法的基础上，提出一分多传法。
这个方法可有效减少结点附加转动约束的个数，减少力矩来回传递的次数，加快计算速度，特别是在结点附加转动约束的个数在3个以内时，还可以快速得出结构在荷载作用下反应的解析解。
但对于附加转动约束的个数多于3个时，要想得出解析解，计算工作量会随着跨数增加而倍增。
为此，本文提出一种的计算方法——等效刚度法。
在计算无回路的超静定结构时，应用等效刚度法来计算，可不受超静定次数影响，单一循环连续计算，并且最终的计算结果亦为解析解。
所谓的结构无回路，是指结构除支座外，所有的杆件搭接不组成环状。
连续梁就是典型的无回路结构，而多层框架结构就是典型的有回路结构。
1等效刚度法的概念1.1等效刚度法原理所谓的等效刚度法，即是一个无闭合回路杆系结构某跨在荷载作用下，将该跨杆件两端以外其余的杆件等效成两个带有弹性刚度的支座（如图1所示），通过计算出简图的端部弯矩，并一次性向两边传递，从而完成结构弯矩计算的一种方法。
本文仅研究等效刚度法在无线位移且无回路的结构体系计算，因此基本计算简图可作简化，如图2所示。
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框架结构等效刚度的计算与分析
摘要：本文根据等效刚度原则和等效质量原则，通过具体算例将框架结构等效为Timshenko beam的计算模型，并精确计算出结构的抗弯刚度和抗剪刚度，然后根据哈密尔顿原理推导出等效连续化模型自由振动的控制方程及其相应的边界条件，并利用高质高效的常微分方程求解器进行求解。
关键词：Timshenko beam；哈密尔顿原理；Fortran 90
1 引言
高层建筑结构除了受重力外，横向作用对其影响较大。
因此，在设计高层建筑时最主要的控制目标是结构体系刚度、抗风及抗震能力。
尤其是结构体系刚度的计算，如果根据结构动力学的方法确定结构等效刚度，工程量大且不能精确反映结构的受力特性。
2 等效刚度的确定（算例）
2.1算例
框架结构的计算模型如图2-1所示。
上部结构总高为30，层高为3，基础层高为12，框架结构的长度和宽度均为30，框架柱间距为6，框架梁间距为3，截面均。
其中，钢筋混凝土弹性模量为，地基采用的是刚性地基。
（1）等效抗剪刚度的计算：
（2）等效抗弯刚度的计算：
（3）等效转动惯量的计算：
由得：
（4）等效线质量的计算：
2.2 Timoshenko beam控制方程和边界条件的推导
根据能量原理导出Timoshenko Beam自由振动的方程，推导过程见下。
由，得：
GES:
BCS:
X=0X=L
2.3程序运行及计算结果分析
图2-3 振型图
通过分析图2-3可以得出如下结论：
计算的等效刚度与实际相符；框架结构在发生破坏时以剪切破坏为主，弯曲破坏为辅。
所以在计算框架结构时要特别注意结构的抗弯能力、抗剪能力是否达到标准。
除此之外，本文结果更具一般性，除可以直接用于工程实际外，还可以用来计算框架-剪力墙、剪力墙等结构。