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钢结构设计常见问题7

　　1、什么叫线刚度？

　　刚度：指构件或零部件在确定的外力作用下，其弹性变形或位移不超过工程允许范围?答：刚度是指：单位变形条件下，结构或构件在变形方向所施加的力的大小。在结构静力或动力分析时需要用到。如用位移法分析结构内力时要用到刚度矩阵，计算地震作用或风振影响时需要用到结构的刚度参数。还有在设计动力机器基础时也需要用到结构刚度参数。举两个简单的例子：用力弯折直径和长度相等的实心钢管和木头，哪个费劲哪个刚度（弯曲刚度）就大。很显然是钢管的大吧，你有可能把木头弯折，但要弯折钢管就很难吧！用力弯折长度相等而直径不等的实心钢管，当然是直径小的容易弯折吧，那就是直径小的刚度小了。所以刚度是和材料特性及截面特性直接相关，当然线刚度还和长度有关了！一般能满足F＝k△，F为作用力，△为位移，k即为刚度，所以刚度物理意义为单位位移时所产生的力。k可以是某些量的函数，即可为表达式。由F的不同，叫法不同。另外就是我们要说的刚度叫线刚度，即单位长度上的刚度。比如，我们在用反弯点法计算多层框架水平荷载作用下内力近似计算时。计算柱的水平剪力时，剪力与柱层间水平位移△的关系为V=(12ic/h2)△那么d=(12ic/h2)就叫柱的侧移刚度，表示柱上下两端相对有单位侧移时柱中产生的剪力。其中ic表示柱的线刚度（即ic＝EI/h），h为楼层高，EI是柱的抗弯刚度（M=EI(1/p)，M为弯矩，（1/p）为曲率，也满足F＝k△形式）。另外还可用D值法，即考虑了梁柱的刚度比变化，因为柱两端梁的刚度不同，即对柱的约束不同，那么它的反弯点，即M＝0的点会随之移动，那端强，反弯点离它越远。而且同层柱剪力分配时也是由柱的线刚度决定，因为同层位移一定，简单讲，由F＝k△，谁的刚度大，谁分得的剪力就大。反过来，这也可以解释改变局部的刚度能调节内力的分布的情况。所谓线刚度就是单位长度的杆件产生单位变形所需要施加的广义力大小。

　　2、什么叫刚心？

　　答：刚心是指在结构的某一楼层该点施加侧向荷载时，整个楼层只产生平动而无扭转的坐标位置，该概念类似于构件截面的剪切中 心概念。SATWE计算各层刚心，是采用把楼层放到地面上加单位力计算得到的，刚心坐标的计算与层刚度的三种计算选择无关。质量中 心和z力的重 心在重力场中是重合也就是说是一样的。刚心就是指结构抗侧力构件的中 心，也就是各构件的刚度乘以距离除以总的刚度。质心和刚心离的越近越好，z好是重合，否则会产生比较大的扭转变形。拿小的来说：一般的开口截面（比如说C型钢），两心就离的比较远，所以在重力的作用下就会产生扭转，加荷以后就更容易扭转失稳，导致材料性能不能充分发挥。拿大的来说：建筑物的平面形状两心不重合，在地震或风荷载作用下就会产生扭转，导致边缘构件破坏，结构不好处理。