如何理解剪力滞后效应

英文名称：SectionDayton-MuLeightoneffect 简单的说：墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒，开洞以后，由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象，使柱中正应力分布呈抛物线状，称为剪力滞后现象。

剪力滞后现象使框筒结构的角柱应力集中。

目录例子效应特点忽略剪力滞效应造成的事故大跨度薄壁箱梁剪力滞效应编辑本段例子如：在结构设计中往往全长加密角柱箍筋，目的之一就是增加角柱的抗剪能力，增加延性。

1、剪力滞后现象越严重，框筒结构的整体空间作用越弱；2、剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。

梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小，剪力滞后越小；3、框筒结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。

此外梁柱的刚度比、平面形状及建筑物高宽比对剪力滞后影响很大。

概念设计时一定考虑全编辑本段效应特点剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。

剪力滞后，有时也叫剪切滞后，从力学本质上说，是圣维南原理，它严格地符合弹性力学的三大方程，即几何方程、物理方程、平衡方程。

具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。

剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁，在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。

在结构水平力作用下，主要反应是一种应力不均匀现象，柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形，从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移，从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小，翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形，同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。

这就是一种剪力滞后效应。

当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值，称为正剪力滞，反之为负剪力滞。

编辑本段忽略剪力滞效应造成的事故忽略剪力滞效应的影响，就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力，从而导致不安全：如1969－1971年在欧洲不同地方相继发生了四起箱梁失稳或破坏事故。

框筒结构剪力滞后分析摘要：对框筒结构剪力滞后效应的研究是充分理解框筒结构的工作性能, 优化结构设计所必需的。

通过对剪力滞后效应的特点进行分析找出影响因素，然后根据分析的结论再设计时候采取措施减小剪力滞后对框筒结构的影响。

关键词：框通结构剪力滞后角柱1、框筒结构的剪力滞后现象框筒结构在水平荷载作用下, 截面变形不再符合初等梁理论的平截面假定, 腹板和翼缘的正应力不像传统的受弯构件的直线分布, 而是曲线分布, 这个现象就是框筒结构中的剪力滞后效应。

框筒形成空间框架作用，其中角柱产生三维应力，是形成框筒结构空间作用的重要构件;各层楼板形成隔板，它们保持框筒平面形状在水平荷载作用下不改变，楼板也是形成框筒空间作用的重要构件。

剪力滞后存在着两种不同的形式, 一种是正剪力滞后,另一种是负剪力滞后( 图1)。

正剪力滞后一般出现在框筒结构的中下部, 而负剪力滞后出现在框筒结构的中上部。

2、剪力滞后效应内力分析与水平力方向平行的腹板框架一端受拉，另一端受压。

翼缘框架受力是通过与腹板框架相交的角柱传递过来的角柱受压力缩短，使与它相邻的裙梁承受剪力(受弯)，同时相邻柱承受轴力第二根柱子受压又使第二跨裙梁受剪(受弯)，相邻柱又承受轴力，如此传递，使翼缘框架的裙梁、柱都承受其平面内的弯矩、剪力与轴力(与水平作用方向相垂直)由于梁的变形，使翼缘框架各柱压缩变形向中心逐渐递减，轴力也逐渐减小;同时，受拉的翼缘框架也产生轴向拉力的剪力滞后效应腹板框架的剪力滞后现象也是由于裙梁的变形造成的，使角柱的轴力增大。

由于翼缘框架各柱和窗裙梁的内力是由角柱传来，其内力和变形都在翼缘框架平面内，腹板框架的内力和变形也在它的平面内，这是框筒在水平荷载作用下内力分布形成“筒”的空间特性。

通常，在框筒结构中要尽量减少框筒柱平面外的弯矩和剪力，使框筒受力和传力更加明确直接，除角柱外，其他柱子主要是单向受压弯，受力性能较好。

3、变形特征框筒结构的变形由两部分组成。

型钢剪力滞后效应是指在高层钢结构或者大型桥梁结构中，由于采用型钢作为抗侧力结构，导致在水平荷载作用下，结构侧向刚度降低、层间位移增大的一种现象。

这种现象的出现，会对结构的承载力和稳定性产生影响，因此需要进行深入的分析和研究。

一、型钢剪力滞后效应的产生原因型钢剪力滞后效应的产生，主要是由于型钢的抗剪承载力较低，导致在水平荷载作用下，结构的侧向变形较大，从而引起层间位移的增大。

具体来说，型钢剪力滞后效应的产生原因可以分为以下几个方面：结构体系的影响：高层钢结构或大型桥梁结构通常采用框架或框筒结构体系，这些体系在水平荷载作用下，容易产生弯曲变形，导致结构侧向刚度降低，从而引发型钢剪力滞后效应。

型钢材料的特性：型钢是一种高强度钢材，其抗拉、抗压和抗剪强度都很高，但是其剪切性能较差，抗剪承载力较低。

因此，在水平荷载作用下，型钢容易发生剪切变形，导致侧向刚度降低。

节点连接方式的影响：高层钢结构或大型桥梁结构的节点连接方式对型钢剪力滞后效应也有影响。

节点连接方式的不合理或者节点连接强度的不足，会导致结构整体刚度降低，从而加剧型钢剪力滞后效应。

施工误差的影响：在高层钢结构或大型桥梁结构的施工过程中，由于施工误差或者安装误差，可能会导致结构构件的垂直度、平整度等参数不符合设计要求，从而影响结构的承载力和稳定性，进一步加剧型钢剪力滞后效应。

二、型钢剪力滞后效应的影响因素型钢剪力滞后效应的影响因素主要包括以下几个方面：结构高度：随着结构高度的增加，结构的侧向刚度逐渐降低，层间位移逐渐增大，从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

因此，在高层钢结构或大型桥梁结构的设计中，应合理控制结构的高度。

结构跨度：随着结构跨度的增加，结构的侧向刚度也会降低，从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

因此，在大型桥梁结构的设计中，应合理控制结构的跨度。

水平荷载大小：水平荷载的大小直接决定了结构的侧向变形程度。

随着水平荷载的增大，结构的侧向变形逐渐增大，从而导致型钢剪力滞后效应的加剧。

框筒结构的剪力滞后效应研究框筒结构是指在建筑外周布置密柱深梁形成的三维筒体结构体系，它可以充分发挥结构的空间作用，抗侧与抗扭刚度均较大，早期被广泛应用于超高层建筑中，如83层的标准石油大厦（Standard Oil）。

框筒的概念最早由SOM的法兹勒·凯恩（Fazlur Khan）提出，并被应用于芝加哥43层的切斯纳特公寓大楼中。

通过在建筑物周边设置柱间距较小（3~5m），且裙梁高度较大（1~1.5m）的框架，使得在水平力作用下除了腹板框架可以承担部分的抗倾覆力矩外，翼缘框架由于筒的空间作用也可以承担部分倾覆力矩。

因此，与普通框架相比，框筒结构的抗侧和抗扭刚度要大得多。

但水平荷载作用下框筒结构的截面变形不再符合初等梁理论的平截面假定，腹板框架和翼缘框架的正应力不再呈直线分布而是呈曲线分布，即出现了如图1所示的剪力滞后效应。

一般来说，框筒结构底部会出现如图1a）所示的“正剪力滞后”现象，而随着楼层高度的增加，剪力滞后效应会逐渐减弱，最后到结构顶部则会出现如图1b）所示的“负剪力滞后”现象。

为了定量地区分正、负剪力滞后现象，文献[2]定义剪力滞后系数λ为考虑剪力滞后效应的柱轴压应力σ1（图1中的阴影）与按平截面假定求得的柱轴压应力σ0（图1中虚线）的比值，即λ=σ1/σ0。

当λ＜1时，为正剪力滞后；当λ＞1时，为负剪力滞后。

在框筒结构中，λ愈接近1，说明剪力滞后效应愈小，框筒的空间作用愈强。

图1 框筒结构中的剪力滞后效应影响框筒结构剪力滞后现象的因素有很多，主要包括柱距与裙梁高度（裙梁的抗弯刚度）、角柱与中柱的面积比、结构高宽比、框筒结构的平面形状、长宽比、内外筒刚度比、轴压比等。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）（以下简称《高规》）已经对平面形状、长宽比、洞口面积、裙梁线刚度等做出了规定，故本文不作重点研究。

值得一提的是，《高规》要求角柱截面面积取中柱截面面积的1~2倍，然而对此不同的学者有不同的看法和结论。

t型混凝土梁内剪力滞后效应嘿，朋友！咱今天来聊聊这有点复杂但又挺有意思的“T 型混凝土梁内剪力滞后效应”。

您想想啊，这 T 型混凝土梁就像一个大力士挑着担子。

这担子的重量分布不均匀，有的地方重，有的地方轻，这就和剪力滞后效应有点像啦。

那啥是剪力滞后效应呢？简单说，就是在 T 型梁里，本该均匀受力的部分，实际受力却不太均匀。

这就好比一群人拔河，按理说力量应该平均使出来，可有些人偷懒，有些人用力过猛，结果绳子受力就不均匀啦。

在 T 型梁的翼缘部分，靠近腹板的地方受力大，远离腹板的地方受力小。

这就好像是一场接力赛，靠近交接棒的选手跑得飞快，后面的选手还没反应过来，速度就跟不上，这中间就出现了差距。

这剪力滞后效应要是严重了，那可不得了！就像房子的根基不牢固，能踏实吗？梁的承载能力会下降，结构的稳定性也会大打折扣。

这要是用在建筑上，那不是闹着玩的，说不定哪天就出问题啦。

那怎么对付这剪力滞后效应呢？这可得好好琢磨琢磨。

首先，在设计的时候就得精心计算，把梁的尺寸、形状啥的都考虑周全。

就像裁缝做衣服，尺寸量准了，做出来才合身。

还有啊，材料的选择也很重要。

好的材料就像强壮的肌肉，能更好地抵抗这种不均匀的受力。

施工过程也不能马虎。

工人师傅们就像战场上的战士，得严格按照要求操作，一点差错都不能有。

要是偷个懒，耍个滑，那这梁可就“生气”啦，后果不堪设想。

您说，这剪力滞后效应是不是得引起咱足够的重视？要是不重视，建筑出了问题，那得多危险啊！所以啊，无论是设计师、施工人员，还是咱们这些关心建筑安全的普通人，都得对它有清楚的认识，这样才能保证咱们住的房子、走的桥，都稳稳当当的！总之，T 型混凝土梁内剪力滞后效应可不是个小问题，咱们得认真对待，才能让建筑更安全、更可靠！。

一、剪力滞后效应的力学本质剪力滞后（有时也叫剪切滞后）效应，在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。

剪力滞后，从力学本质上说，是圣维南原理，它严格地符合弹性力学的三大方程，即几何方程、物理方程、平衡方程。

具体表现是，在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪力滞后。

例如：一长方形平板（长度远大于宽度），在两个短边受到一对平衡集中力。

由圣维南原理可知，在板的中部，应力是均匀分布的，而在靠近短边的端部，就出现了剪力滞后现象。

由于正应力是靠剪力的作用逐渐由集中力转化为均匀的，而由于剪力传递正应力有一个逐渐的过程，所以在端部，剪力的所能起的作用还很有限，而正应力分布还不均匀，这种现象就称为剪力滞后。

二、剪力滞后效应在具体工程中的表现1、拉杆、宽梁的翼缘第一部分所举的例子其实就是一根拉杆，它出现了剪力滞后现象。

陈绍藩在《钢结构设计原理》的第5.2章节中详细描述了有孔拉杆因为剪力滞后效应和其他因素造成承载力降低的现象。

另外宽梁的翼缘中正应力分布不均匀，也是剪力滞后效应造成的，陈绍藩在《钢结构设计原理》的11.1.4章节讲述此问题，并提出采用有效宽度代替实际宽度的方法来计算。

钢砼组合梁计算时，混凝土翼板取有效宽度而不取实际宽度，也是对剪力滞后效应的考虑。

2、薄壁构件（主要是桥梁结构构件）许多学者对薄壁杆件理论进行了广泛的研究，Vlasov、Timoshenko等提出了薄壁杆件分析的经典方法，并作了两个基本假定（1）’薄壁杆件横截面的外形轮廓线在其自身平面内保持刚性，即不变形；（2）薄壁杆件中面的剪应变为零（开口截面）或剪力流为常数（闭口截面）。

由于第二个假定经典方法不能反映薄壁杆件的剪力滞后现象，所以不具有一般性。

剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁，在对称弯曲荷载作用下，如果箱梁具有初等弯曲理论中所假定的无限抗剪刚度（即时变形的平截面假定），那么弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。

筒体剪力滞后效应分析及减小措施曹敬晓1, 李如林2，陈洪昌3（1．河北省第二建筑工程公司；2．石家庄国大集团房地产有限公司；３．河北建研科技有限公司）摘要本文介绍了筒体结构剪力滞后产生的原因以及它的种类，简单的分析了它对结构造成的影响以及在结构设计中如何考虑，讲述了它的影响因素及对应的减小措施。

关键词剪力滞后；框筒；腹板；翼缘剪力滞后效应(shear lag effect以下简称SLE)包括人们熟悉的正剪力滞后效应(以下简称PSLE)，如图1(a)所示，以及1982年以后发现的负剪力滞后效应(negative shear lag effect以下简称NSLE)，如图1(b)(c)。

图1筒体结构的SLE1 正剪力滞后效应1.1 正剪力滞后现象产生的原因对SLE的研究、应用距今已有几十年历史，但对其产生原因的文献却很少。

目前学术界对产生这一效应产生的原因认识比较一致：认为是由于翼缘(主要是裙梁)的剪切变形引起角柱轴力加大，角柱受拉，使与它相连的裙梁承受剪力，同时又使与裙梁相连的第二根柱受拉；第二根柱子受拉又使与之相连的第二根裙梁承受剪力，同时又使向内的第三根柱子受拉，如此传递。

这种传递造成中柱的轴力减小，角柱轴力增大。

这是所谓的力传递说。

可通过增大柱与柱之间联系的裙梁抗剪刚度，来减少剪力滞后现象。

剪力滞后与梁宽、荷载、弹性模量及侧板和翼缘的相对刚度等因素有关。

框筒结构是由密排的柱在每层楼板平面用窗裙墙梁连接起来的空腹筒。

框筒的受力特点比一个封闭筒更要复杂一些。

这主要是连梁的柔性产生了剪力滞后现象。

它使角部的柱子轴向应力增加而使中间的柱子轴向应力减小。

这一作用使楼板产生翘曲，并因此而引起内部间隔和次要结构的变形［1］。

引起筒体结构SLE的原因是沿翼缘方向上的抗侧力刚度不均(称为横向刚度)：角柱由于腹板的作用使其抗剪刚度增大，中柱则相对抗剪刚度减小。

刚度低的中柱产生较大弯曲变形，使裙梁及楼板也跟着变形，中柱抗弯能力降低，轴力减小，由于腹板的作用而刚度增大的角柱轴力自然会增大。

剪力滞后效应知识科普
剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象.剪力滞后有时也叫剪切滞后,具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后.例如在墙体上开洞以后,由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象,使柱中正应力分布呈抛物线状,称为剪力滞后效应.
剪力滞后效应的概念是在箱梁中提出的.剪力滞后效应在T 型、工型和闭合薄壁结构中（如筒结构和箱梁）表现得较为典型,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件.当结构处于水平力作用下时,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,由此引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞.
剪力滞概念与有效分布宽度相同,前者用不均匀应力表示,后者用一等效板宽表示.为了使简单梁理论能够用于宽翼缘梁的分析,故对翼缘定出个“有效翼缘宽度”翼缘的有效宽度为假设的翼缘宽度,沿其宽度上受均匀压缩,其压缩值如同在同样的边缘剪
力作用下的实际翼缘的受载边缘数值一样.另外,有效宽度可以视为理论的翼缘宽度,该理论翼缘承受具有均匀应力的压力.该均匀应力与原型宽翼缘处的应力峰值相等,而且总压力值相等.
在框筒结构中,结构整体可以看成一个箱形的悬臂构件.在水平力作用下,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等：远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形,同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律.这就是一种剪力滞后效应.。