梁柱刚度比对框架抗弯能力及变形的影响

摘　要：根据力学基本原理，推导出框架结构在水平荷载作用下梁柱刚度比对框架抗弯能力影响较大。在同等框架柱截面特征情况下梁柱刚度比较大的框架结构抗弯能力较强，同时荷载作用产生的水平位移较小。分析表明在某些需要控制侧移的结构中，可以通过增加梁柱线刚度比来减小结构侧向位移。

关键词：框架结构；梁柱刚度比;水平荷载；侧向位移

引言
　　框架结构是目前多高层结构中应用比较广泛的一种结构形式，其结构设计理论及实际工程施工技术都已经比较成熟，但就框架结构梁柱刚度比对结构变形及抗弯能力影响这一方面，分析研究还不够完善。本文通过分析框架结构梁柱刚度比对框架结构位移及抗弯能力的影响，证明在给定水平荷载和结构材料及截面特征情况下，可以通过调整梁柱刚度比来增强结构抗弯能力，并能有效减小结构位移。
1. 水平荷载作用下框架结构的变形及框架柱截面应力分布
　　框架结构在水平荷载作用下产生的弯矩主要由框架梁柱及框架柱中成对轴力形成的力偶矩承担，水平荷载产生的侧向位移主要由框架梁柱杆件弯曲变形及框架柱轴向变形引起的侧向位移组成[2]。其中框架梁柱杆件弯曲是框架结构产生水平位移的主要因素，其产生的水侧向位移占总侧向位移的大部分，一般情况下，框架柱轴向变形引起的侧向位移很小，可以忽略，仅当框架柱中轴力较大时才考虑该部分引起的侧向位移。以单跨框架结构为例，如下图所示，不同梁柱线刚度比情况下，框架结构在水平荷载作用下产生的变形及框架柱截面中应力分布情况。