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鋼結構設計常見問題7

　　1、什么叫線剛度？

　　剛度：指構件或零部件在確定的外力作用下，其彈性變形或位移不超過工程允許范圍?答：剛度是指：單位變形條件下，結構或構件在變形方向所施加的力的大小。在結構靜力或動力分析時需要用到。如用位移法分析結構內力時要用到剛度矩陣，計算地震作用或風振影響時需要用到結構的剛度參數。還有在設計動力機器基礎時也需要用到結構剛度參數。舉兩個簡單的例子：用力彎折直徑和長度相等的實心鋼管和木頭，哪個費勁哪個剛度（彎曲剛度）就大。很顯然是鋼管的大吧，你有可能把木頭彎折，但要彎折鋼管就很難吧！用力彎折長度相等而直徑不等的實心鋼管，當然是直徑小的容易彎折吧，那就是直徑小的剛度小了。所以剛度是和材料特性及截面特性直接相關，當然線剛度還和長度有關了！一般能滿足F＝k△，F為作用力，△為位移，k即為剛度，所以剛度物理意義為單位位移時所產生的力。k可以是某些量的函數，即可為表達式。由F的不同，叫法不同。另外就是我們要說的剛度叫線剛度，即單位長度上的剛度。比如，我們在用反彎點法計算多層框架水平荷載作用下內力近似計算時。計算柱的水平剪力時，剪力與柱層間水平位移△的關系為V=(12ic/h2)△那么d=(12ic/h2)就叫柱的側移剛度，表示柱上下兩端相對有單位側移時柱中產生的剪力。其中ic表示柱的線剛度（即ic＝EI/h），h為樓層高，EI是柱的抗彎剛度（M=EI(1/p)，M為彎矩，（1/p）為曲率，也滿足F＝k△形式）。另外還可用D值法，即考慮了梁柱的剛度比變化，因為柱兩端梁的剛度不同，即對柱的約束不同，那么它的反彎點，即M＝0的點會隨之移動，那端強，反彎點離它越遠。而且同層柱剪力分配時也是由柱的線剛度決定，因為同層位移一定，簡單講，由F＝k△，誰的剛度大，誰分得的剪力就大。反過來，這也可以解釋改變局部的剛度能調節內力的分布的情況。所謂線剛度就是單位長度的桿件產生單位變形所需要施加的廣義力大小。

　　2、什么叫剛心？

　　答：剛心是指在結構的某一樓層該點施加側向荷載時，整個樓層只產生平動而無扭轉的坐標位置，該概念類似于構件截面的剪切中 心概念。SATWE計算各層剛心，是采用把樓層放到地面上加單位力計算得到的，剛心坐標的計算與層剛度的三種計算選擇無關。質量中 心和z力的重 心在重力場中是重合也就是說是一樣的。剛心就是指結構抗側力構件的中 心，也就是各構件的剛度乘以距離除以總的剛度。質心和剛心離的越近越好，z好是重合，否則會產生比較大的扭轉變形。拿小的來說：一般的開口截面（比如說C型鋼），兩心就離的比較遠，所以在重力的作用下就會產生扭轉，加荷以后就更容易扭轉失穩，導致材料性能不能充分發揮。拿大的來說：建筑物的平面形狀兩心不重合，在地震或風荷載作用下就會產生扭轉，導致邊緣構件破壞，結構不好處理。