[发明专利]一种框架结构的固定方法及固定装置

说明书

本发明公开了一种框架结构的固定方法及固定装置，人为主动地将框架结构的构件连接状态分为两个状态生成，并根据实际需要将框架结构承受的荷载对应该两个状态进行分段施加。这种方式颠覆了传统土木工程理论中的记载以及突破了传统的固有思维，使得框架结构的正负弯矩得到有效的均化，从而提高框架结构的受力性能和经济性能，进而有利于提高框架结构的结构设计可行性。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种框架结构的固定方法及固定装置。

背景技术

在土木工程理论中，针对土木工程结构中的框架结构固定方式而言，其通常的理论方式是假定框架结构的构件之间为铰接并一次承受全部荷载或者是假定框架结构的构件之间为固接且一次承受全部荷载。

具体地，以框架结构为梁柱结构中最简单的门式刚架为例进行说明。其中，当采用当前土木工程理论，假定门式刚架的梁柱铰接时，梁、柱在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩图如图1中的a部分所示。由于在满跨均布竖向荷载q的作用下，柱不产生弯矩，梁的弯矩呈抛物线状分布，梁端弯矩 M₁＝M₂＝0，而跨中产生极大值弯矩M_c＝ql²/8，因此，梁端与跨中的弯矩幅差为Δ₁＝ql²/8。对于柱而言，在柱顶水平集中荷载W作用下，横梁不产生弯矩，柱弯矩呈线性分布如图1中的b部分所示，此时，柱顶弯矩M₁＝M₂＝0，柱根产生极大值弯矩M_B＝-M_A＝Wh/2，柱底与柱顶的弯矩幅差为Δ₂＝Wh/2。将竖向荷载与水平荷载(如风荷载、地震作用等)同时作用叠加产生的弯矩如图2所示，此时，梁端与跨中的弯矩幅差未变，仍为极大值Δ₁＝ql²/8，而柱身全段弯矩幅差为Δ₂＝Wh/2。

当采用当前土木工程理论，假定门式刚架的梁柱固接时，假设柱与梁截面惯性矩分别为I₁、I₂，柱线刚度K₁=I₁/h，横梁线刚度K₂=I₂/l，则梁柱线刚度比引进参数μ₁＝2+K、μ₂＝1+6K。该门式刚架在满跨均布竖向荷载q作用下的弯矩如图3中的a部分所示，此时，刚架梁的弯矩仍呈抛物线状分布，其两端产生极值负弯矩M₁＝M₂＝-ql²/6μ₁，跨中产生小幅正弯矩M_c=ql²/8-ql²/6μ₁；梁端负弯矩与跨中正弯矩的幅差为而柱弯矩呈线性分布，柱顶弯矩 M₁＝M₂＝-ql²/6μ₁，柱底弯矩M_A＝M_B＝ql²/12μ₁，此时，柱顶弯矩为柱底弯矩的两倍，柱顶与柱底弯矩幅差为

进一步地，在柱顶水平集中荷载W(如风荷载、地震作用等)作用下，门式刚架的弯矩如图3中的b部分所示。此时，梁弯矩趋近于反对称直线状分布，梁端的弯矩为极大值M₁＝-M₂＝3WhK/2μ₂，跨中的弯矩为零。当刚架梁在满跨均布竖向荷载q作用下的跨中弯矩小于等于节点1、节点2处弯矩时，即ql²/8-ql²/6μ₁≤ql²/6μ₁，此时，等同于μ₁≤8/3，也就是K≤2/3时，在横向荷载 W与竖向荷载q同时作用下，梁的其中一端弯矩同号相加，其幅值进一步急剧增加，梁全跨的正负弯矩幅差比仅竖向荷载作用下的幅差更大(如图4所示)。