刚度比,比强度，比刚度的概念是什么？

比强度是材料的强度（断开时单位面积所受的力）除以其表观密度。又被称为强度－重量比。比强度的国际单位为(N/m2)/(kg/m3) 或N·m/kg。 比刚度是指材料的弹性模量与其密度的比值，亦称为“比模数” 或“比弹性模量”，是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求之一。 材料的抗拉强度与材料表观密度之比叫做比强度。比强度的法定单位为牛/特（N/tex）习惯上，有时将比强度也称为强度。材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比，用厘米表示。 扩展资料： 比强度的意义： 优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。比强度越高表明达到相应强度所用的材料质量越轻。 般的材料我们都强调强度和刚度。但是对于密度特别低的材料，它的强度和刚度并不是很突出，但是强度和刚度与密度的比值很高，比如镁合金及镁基复合材料。 参考资料来源： 百度百科—比强度 百度百科—比刚度

http://baike.baidu.com/view/4111940.htm
http://baike.baidu.com/view/121447.htm
刚度比 主要为限制结构竖向布置的不规则性，避免结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2，高规4.4.2及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。 规定： F新抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。 F新高规的4.4.3条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。 F新高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。 F新高规的10.2.6条规定，底部大空间剪力墙结构，转换层上部结构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录D的规定。 FE.0.1底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时不应大于2。 FE.0.2底部为2~5层大空间的部分框支剪力墙结构，其转换层下部框架-剪力墙结构的等效侧向刚度与相同或相近高度的上部剪力墙结构的等效侧向刚度比γe宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大于1.3。 层刚度比的计算方法： F高规附录E.0.1建议的方法——剪切刚度 Ki = Gi Ai / hi F高规附录E.0.2建议的方法——剪弯刚度 Ki = Fi / Δi F抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明中建议的计算方法： Ki = Vi / Δui 层刚度比的控制方法： 新规范要求结构各层之间的刚度比，并根据刚度比对地震力进行放大，所以刚度比的合理计算很重要。 新规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等，都要求有层刚度作为依据，所以层刚度计算的准确性就比较重要。程序提供了三种计算方法： Ø1。楼层剪切刚度 Ø2。单层加单位力的楼层剪弯刚度 Ø3。楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度 三种计算方法有差异是正常的，可以根据需要选择。 Ø只要计算地震作用，一般应选择第 3 种层刚度算法 Ø不计算地震作用，对于多层结构可以选择剪切层刚度算法，高层结构可以选择剪弯层刚度 Ø不计算地震作用，对于有斜支撑的钢结构可以选择剪弯层刚度算法 转换层结构按照“高规”要求计算转换层上下几层的层刚度比，一般取转换层上下等高的层数计算。 层刚度作为该层是否为薄弱层的重要指标之一，对结构的薄弱层，规范要求其地震剪力放大1.15，这里程序将由用户自行控制。 当采用第3种层刚度的计算方式时，如果结构平面中的洞口较多，这样会造成楼层平均位移的计算误差增加，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算层刚度。选择剪切、剪弯层刚度时，程序默认楼层为刚性楼板。 层刚度比即结构必须要有层的概念，但是，对于一些复杂结构，如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等，这些结构或者柱、墙不在同一标高，或者本层根本没有楼板，所以在设计时，可以不考虑这类结构所计算的层刚度特性。 对于大底盘多塔结构，或上联多塔结构，在多塔和单塔交接层之间的层刚度比是没有意义的。如大底盘处因为离塔较远的构件，对该塔的层刚度没有贡献，所以遇到多塔结构时，层刚度的计算应该把底盘切开，只能保留与该塔2到3跨的底盘结构。 对于错层结构或带有夹层的结构，层刚度比有时得不到合理的计算，这是因为层的概念被广义化了。此时，需要采用模型简化才能计算出层刚度比。
度科技名词定义
中文名称：刚度 英文名称：stiffness;rigidity 定义1：作用在弹性元件上的力或力矩的增量与相应的位移或角位移的增量之比。 所属学科：机械工程（一级学科）；振动与冲击（二级学科）；振动与冲击一般名词（三级学科） 定义2：结构或构件抵抗弹性变形的能力，用产生单位应变所需的力或力矩来量度。 所属学科：水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；工程力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。

目录

基本定义
转动刚度
小位移和大位移
静刚度和动刚度
与弹性模量的关系
工程中的应用
编辑本段基本定义
一个机构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形（弯曲、拉伸、压缩等）的能力。计算公式： k=P/δ P是作用于机构的恒力，δ是由于力而产生的形变。 刚度的国际单位是牛顿每米（N/m）。
编辑本段转动刚度
（Rotational stiffness） 转动刚度（k）为： 橡塑管材环刚度试验机
k=M/θ 其中，M为施加的力矩，θ为旋转角度。 转动刚度的国家单位为牛米每弧度。 转动刚度的还有一个常用的单位为英寸磅每度。 其他的刚度包括： 拉压刚度（Tension and compressionstiffness） 轴力比轴向线应变（EA) 剪切刚度（shear stiffness） 剪切力比剪切应变(GA) 扭转刚度（torsional stiffness) 扭矩比扭应变(GI)
编辑本段小位移和大位移
计算刚度的理论分为小位移理论和大位移理论。大位移理论根据结构受力后的变形位置建立平衡方程，得到的结果精确，但计算比较复杂。小位移理论在建立平衡方程时暂时先假定结构是不变形的，由此从外载荷求得结构内力以后，再考虑变形计算问题。大部分机械设计都采用小位移理论。例如，在梁的弯曲变形计算中，因为实际变形很小，一般忽略曲率式中的挠度的一阶导数，而用挠度的二阶导数近似表达梁轴线的曲率。这样做的目的是将微分方程线性化，以大大简化求解过程；而当有几个载荷同时作用时，可分别计算每个载荷引起的弯曲变形后再叠加。
编辑本段静刚度和动刚度
静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度。动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需的动态力。如果干扰力变化很慢（即干扰力的频率远小于结构的固有频率），动刚度与静刚度基本相同。干扰力变化极快（即干扰力的频率远大于结构的固有频率时），结构变形比较小，即动刚度比较大。当干扰力的频率与结构的固有频率相近时,有共振现象,此时动刚度最小，即最易变形，其动变形可达静载变形的几倍乃至十几倍。 构件变形常影响构件的工作，例如齿轮轴的过度变形会影响齿轮啮合状况，机床变形过大会降低加工精度等。影响刚度的因素是材料的弹性模量和结构形式，改变结构形式对刚度有显著影响。刚度计算是振动理论和结构稳定性分析的基础。在质量不变的情况下，刚度大则固有频率高。静不定结构的应力分布与各部分的刚度比例有关。在断裂力学分析中，含裂纹构件的应力强度因子可根据柔度求得。
编辑本段与弹性模量的关系
一般来说，刚度和弹性模量是不一样的。弹性模量是物质组分的性质；而刚度是固体的性质。也就是说，弹性模量是物质微观的性质，而刚度是物质宏观的性质。 在无约束单轴拉伸和压缩的特殊情况下，杨氏模量可以认为是刚度。
编辑本段工程中的应用
在工程应用中，结构的刚度是十分重要的，因此在选择材料时弹性模量是一个重要指标。当有不可预测的大挠度时，高的弹性模量是十分必要的。当结构需要有好的柔韧性时，就要求弹性模量不要太高。

1、程序调整：当剪重比偏小但与规范限值相差不大（如剪重比达到规范限值的80％以上）时，可按下列方法之一进行调整：
1）在SATWE的调整信息中勾选按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力，SATWE按抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要求。
2）在SATWE的调整信息中的全楼地震作用放大系数中输入大于1的系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。
3）在SATWE的地震信息中的周期折减系数中适当减小系数，增大地震作用，以满足剪重比要求。
2、结构调整：当剪重比偏小且与规范限值相差较大时，宜调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。

框架结构设计注意：
1、独立基础设计荷载取值不当

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，《抗震规范》指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8度地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况是，在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载（柱脚内力设计值）只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础本向和上部结构的安全。
2、框架计算简图不合理
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深，在-0.05m左右设有基础拉梁时，应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例，该项目为3层钢筋混凝土框架结构，丙类建筑，建筑场地为Ⅱ类；层高3.3m，基础埋深4.0m基础高度0.8m，室内外高差0.45m。根据《抗震规范》，在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算，首层层高取3.35m，即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面；基础拉梁的断面和配筋按构造设计；基础按中心受压计算。显然，选取这样的计算简图是不妥当的。因为，第一，按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩；第二，《混凝土结构设计规范》，框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明，这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算，即将基础拉梁层按层1输入，拉梁上如作用有荷载，应将荷载一并输入。
这样，计算剪力的首层层高为H1=4-0.8-0.05=3.15m，层2层高为3.35m，层3、4层高为3.3m。根据《抗震规范》，框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时，一般情况下，要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用，对这样的计算简图，在电算程序总信息输入中，可填写地下室层数为1，并复算一次，按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋
3、基础拉梁层的计算模型不符合实际情况
基础拉梁层无楼板，用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时，楼板厚度应取零，并定义弹性节点，用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然楼板厚度取零，也定义弹性节点，但未采用总刚分析，程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算，与实际情况不符。房屋平面不规则，要特别注意这一点。
4、基础拉梁设计不当
多层框架房屋基础埋深值大时，为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移，可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁，但不宜按构造要求设置，宜按框架梁进行设计，并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言，应采用短柱基础方案。
一般说来，当独立基础埋置不深，或者过去时置虽深但采用了短柱基础时，由于地基不良或柱子荷载差别较大，或根据抗震要求，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～1/30，高度可取柱中心距的1/12～1/18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限，纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的10％作为拉力或压力来计算，当为构造配筋，除满足最小配筋率外，也不得小于上下各2Ⅱ14，配筋不得小于Ⅰ8-200。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时，拉梁截面应适当加大，算出的配筋应和上述构造配筋叠加。构造基础拉梁顶标高通常与基础高或短柱顶标高相同。在这种情况下，基础可按偏心有受压基础设计。
当框架底层层高不大或者基础过去埋置不深时，有时要把基础拉梁设计得比较强大，以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时，拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通，负弯矩钢筋至少应在1/2跨拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。
此时拉梁宜设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计
5、框架结构带楼电梯小井筒
框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构承担的地震剪力，而且井筒下基础设计也比较困难，故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，除按框架确定抗震等级并计算外，还应按带井筒的框架（当平面不规则时，宜考虑耦联）复核，并加强与井墙体相连的柱子的配筋。
此外，还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重；而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数；雨篷等构件应从承重梁上挑出，不得从填充墙上挑出；楼梯梁和夹层梁等应承重柱上，不得支承在填充墙上。
6、结构计算中几个重要参数的合理选取
《抗震规范》指出，所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移（包括最大位移与平均位移比）和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架--抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。