問題描述：
請(qǐng)問，框架截面屬性中的剪切面積有何物理意義？程序計(jì)算其數(shù)值的原理和方法又是怎樣的呢？
解答：
框架截面的剪切面積Ak 與剪應(yīng)力沿截面高度不均勻分布的修正系數(shù)k 的關(guān)系如下：
即：剪切面積Ak 為橫截面積A 在考慮剪應(yīng)力不均勻分布后的折減面積，故也稱為有效剪切面積。這里，關(guān)于修正系數(shù)k 的推導(dǎo)則可追溯至單位荷載法的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算公式，具體如下：
圖 a 所示平面桿件結(jié)構(gòu)受廣義荷載 Fp（包括 F、M、q 等）作用，為計(jì)算 K 點(diǎn)沿指定方向（如豎直方向）的位移 ΔKP 而虛設(shè)的力狀態(tài)（單位荷載 FK）如圖 b 所示。
根據(jù)單位荷載法可得 ΔKP 位移計(jì)算公式如下：
根據(jù)材料力學(xué)可知，實(shí)際狀態(tài)中微段的彎曲變形和軸向變形分別為：
但是，對(duì)于實(shí)際狀態(tài)中微段的剪切變形，材料力學(xué)并未給出簡(jiǎn)明的計(jì)算公式。由于剪應(yīng)力沿截面高度的不均勻分布，如下圖中 a 和 b 所示。故，對(duì)于虛擬狀態(tài)中剪力在實(shí)際狀態(tài)中微段的剪切變形上所作的虛功，可以按下列積分式計(jì)算：
由材料力學(xué)可知：
其中，b 為所求剪應(yīng)力處截面的寬度，S 為該處以上（或以下）截面面積對(duì)中性軸 z 的靜矩（如下圖中 c 所示）。
聯(lián)立以上公式，即有：
其中，
即剪應(yīng)力分布不均勻的修正系數(shù)，該系數(shù)是一個(gè)只與截面形狀有關(guān)的系數(shù)。常見截面形式的修正系數(shù)如下：
-
矩形截面：6/5
-
圓形截面：10/9
-
薄壁圓環(huán)截面：2
同時(shí)，實(shí)際狀態(tài)中微段的剪切變形為：
故，GA/k 也稱為截面的剪切剛度，A/k 則稱為剪切面積。
另外，值得一提的是，在常規(guī)的手算或經(jīng)驗(yàn)公式中通常都不會(huì)考慮桿件的剪切變形，而 CSI 的有限元程序（如 SAP2000、ETABS、CSiBridge 等等）卻默認(rèn)考慮剪切變形。因此，用戶會(huì)在對(duì)比手算與程序結(jié)果的過程中發(fā)現(xiàn)二者略有差異。如需不考慮桿件的剪切變形，用戶可修正框架截面的剪切面積為零（如下圖所示）。如此一來，便可得到與手算一致的結(jié)果。
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