船舶结构力学(六)近似法
这篇严格来说,应该写番外,除了航母的舰体超过10层外,一般船舶没这么多的层数,多高层常见在土建结构上。就不放PPT的地址了。
弯矩分配法
计算无侧移,就是无水平位移的时候用。
为啥没有水平位移?因为荷载全部是竖向荷载,结构结点全部只有角位移,
按照刚度系数占的比,就是分配系数把负载弯矩(固端弯矩)平衡掉就可以了。
但是拿着东西去计算连续梁,就是故意折腾了。
力矩迭代法
能解算无侧移,也能解算有侧移,核心是构造迭代式,但是教科书给废掉,不讲了,应该要失传了。
https://www.renrendoc.com/paper/156533865.html
为啥个原因?可能是因为这方法没有啥技巧,纯粹是数学迭代法运算,无脑计算,于是被工程人嫌弃了。
八爷那时候讲轧机牌坊计算,迭代思想,我复述一遍,
横梁刚结点放松,简化成简支,加荷载,计算一个结点转角,
转角传给立柱,算得一个结点弯矩,
结点弯矩再代回横梁,还是简支模型,原有的荷载加结点弯矩,再算得一个结点转角,
这就循环起来了,直到前后两次转角误差足够小,或者干脆就不变了,
于是弯矩与转角就确定了,牌坊就解了。
简支梁计算?
叠加法,无论是力荷载(集中,均布,三角),矩荷载(端部,跨中),那公式到处都能见着,写得明明白白的,先进生产资料。
许多人听得迷迷糊糊的,就是因为迭代法失传了,
前人不但学过,在计算器没普及的年代,手工制表,写公式,晒蓝图,
配合“近战”三件套(铅笔,橡皮,美工刀),做计算,用得娴熟,但后人愣是没听说过。
然后去翻轧机,上来直接卡二定理,中间截面相对转角等于0,好了,讲的又是另外的东西。
船舶,航空航天,习惯了写一大本一大本的计算书,
跨行,揍喜欢估摸,拍脑袋,算个多支点的轴都不利索的机械专业,心理上就有优势啊。
无剪力分配法
就是门架或者对称刚架受侧向荷载,这个也能分配的。
利用对称性,单边的侧向荷载属于非对称荷载,
对于对称结构的门架或者框架,只有非对称位移,就是水平位移和转角,
简化成一半结构,就是单链杆支座,除了竖直方向提供约束,其它啥也管不了。
这时候,横梁没有给立柱提供水平约束,
立柱就简化成顶部滑动支座,底部固支模型,
滑动支座可以提供弯矩约束,所以横梁,简化成一端刚支,一端铰支模型。
这样,虽然有侧移,有转角,弯矩就是能给它分配了。
这个有点炫技的成分,用处不大,属于杂耍了。
剪力分配法
多高层计算结构水平荷载内力的时候,反弯点法和D值法用的也是这个思想。
层数太多了,手工校核计算,就是得简化。
立柱看成两端刚支梁,在外荷载作用下,有端部剪力。
为啥没有转角?这就是它假设的地方,梁刚度无穷大,强得很,就是不转。
在假设同一层都有相同的水平位移,所以立柱的端部剪力就按同层立柱的侧移刚度给分了。
这里跟反弯点法一样,端部剪力求出,默认反弯点在立柱中间,于是立柱端部弯矩就能求出来。
横梁,虽然假设刚度无穷大,但是结点弯矩还是要给平衡掉,
多个横梁的话,大伙根据刚度大小,一起分了。
分层法
土建计算多高层框架在竖直荷载作用下内力,就用的这方法。
无侧移结构,弯矩传递,只传单层。
弯矩传递,只在本层梁传梁,最后柱脚传递是一把梭哈。
但是,因为是近似,有讲究,除了底层柱,
其它各层的刚度全部乘以0.9,每层柱传递也都是1/3,跟正统的位移法有区别。
每层都算完了,上下两层柱端部叠加,梁就那样了,完活,交差。
反弯点法
土建计算多高层框架在水平荷载作用下内力用的方法。
反弯点,除了底层柱在2/3h高度外,其它柱都在1/2h位置。
跟剪力分配法一样,假设梁刚度无穷大,柱端转角等于零,按侧移刚度,分配水平荷载加载在结构上的剪力,
剪力算好,简单乘法,计算弯矩,没啥难度。
D值法
这个日本人搞出来的方法,就是房子高了,柱变粗了,梁刚度跟柱刚度比,差不多大小,误差太大,于是日本人看不下去了。
假设立柱端部转角θ都不等于零,但是相等,弦转角φ也相等,侧移Δ,柱高h,近似φ=Δ/h,
代入节点弯矩平衡方程,转角θ与侧移Δ的关系式就有了,
这样代入位移法的剪力方程,替换掉θ,就只有Δ,相当于给原来侧移刚度一个修正,然后再分配剪力。
当然梁柱连接情况不同,弯矩平衡方程就不同。
对于反弯点,也修正,推导很是复杂,标准反弯点yn,其它三个系数y1, y2, y3就都是查表了。
反弯点,剪力都弄清楚了,弯矩就是算术了。
这应该是最讲实操的一篇,初设,校核都靠这些。
本篇,完。
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