土木工程外文翻譯-建筑結(jié)構(gòu)-資料下載頁(yè)
2025-05-12 14:01本頁(yè)面
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【正文】 建立數(shù)學(xué)模型先于實(shí)際結(jié)構(gòu) .甚至是先于試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＠ㄌ?hào)直接測(cè)定限制在試驗(yàn) 研究上或是限定在驗(yàn)證未被檢驗(yàn)過(guò)的理論上或是限定在設(shè)計(jì)方法土。 本書強(qiáng)調(diào)圖解法，草圖是一種非常有價(jià)值的學(xué)習(xí)及解決問(wèn)題的建助工具。最有用的三 種圖解法是 :隔離體圖解法、荷載變形結(jié)構(gòu)放大示意圖和比例圖 . 隔離體圖解法是用圖解的方法表示一個(gè)隔離單元所受的所有外力 .這個(gè)隔離單元可以 是整體結(jié)構(gòu)或是結(jié)構(gòu)的一部分。 例如，圖 4. 1（ a）為一整體結(jié)構(gòu) —— 梁 — 柱剛性框架 —— 和框架研受外力(由箭頭表示 )。結(jié)構(gòu)所受的外 力包括自重、風(fēng)荷載和支座反力 (即反力 )。注意：結(jié)構(gòu)所受的力系使結(jié)構(gòu)處于靜力平衡狀態(tài)。 圖 4. 1 （ b）為從框架上隔離出來(lái)的單個(gè)梁的隔離體圖。該梁承受兩種力：自重以及梁端部和與梁相連碼在之間的相互作用力。梁和柱之間的相互作用力在框架隔離體圖中是看不到的。因此梁的隔離體圖目的之一是闡明此相互作用力。注意：柱子傳遞給梁端的不僅有彎距，還有水平力和豎向力。 圖 （ c）為沿梁長(zhǎng)度方向上部分梁的隔離體，給出了梁的內(nèi)力作用。在該隔離體上作用有自重和剖面相反一側(cè)對(duì)該梁段所施加的作用力，正是由于此內(nèi)力使得整個(gè)梁的剩 余部分保持平衡。 圖 （ d）為梁截面隔離體中的一小段或一部分，該圖顯示了這部分與相鄰部分間的作用力。此圖有助于設(shè)計(jì)人員了解結(jié)構(gòu)所受的應(yīng)力。既然這樣，由于它是梁的一部分，因此受到剪應(yīng)力和線性壓應(yīng)力 的作用。 荷載 — 變形結(jié)構(gòu)放大示意圖有助于定性確定作用力和形狀改變之間的關(guān)系。實(shí)際上，可以從力或應(yīng)力的類型來(lái)推斷變形的形式，反之亦然。 例如，圖 4. 2（ a）表示的是圖 4. 1 所示框架在風(fēng)荷載作用下的變形放大示意圖。應(yīng)注意從圖中如何確定框架的每個(gè)構(gòu)件的彎曲作用特性。圖 （ b）給出了在不同類型應(yīng)力下，單個(gè)隔離體的變形特性。 比例圖為一些數(shù)學(xué)關(guān)系或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)的圖形。例如，圖 4. 3代表一彈性彈簧阻尼振動(dòng)的形式。該圖是位移 時(shí)間 （ st） 關(guān)系圖，其關(guān)系式如下 : 雖然方程已經(jīng)足夠描述位移 時(shí)間的關(guān)系，但是圖示還可以表示位移 時(shí)間關(guān)系的很多方面，比如位移衰減的比率，振動(dòng)周期以及在某一特定時(shí)間里振動(dòng)的具體位置等。 分析與設(shè)計(jì)方法 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是圍繞著工作應(yīng)力法展開的 ， 此方法現(xiàn)在稱為應(yīng)力設(shè)計(jì)或容許應(yīng)力設(shè)計(jì) （ allowable stress design， ASD)。此方法依賴于經(jīng)典的彈性特性理論，用兩個(gè)極限值來(lái)衡量設(shè)計(jì)的安全性 :可接受最大應(yīng)力(稱為容許工作應(yīng)力 )和容許的變形極限值 (撓度、伸長(zhǎng)等 )。這兩個(gè)極限值是結(jié)構(gòu)在使用荷載下的效應(yīng)，即正常使用條件下的荷載效應(yīng)。 同時(shí)，承載力法是用來(lái)衡量設(shè)計(jì)是否足以抵抗其絕對(duì)荷載極限，即當(dāng)結(jié)構(gòu)必須破壞時(shí)，結(jié)構(gòu)抗力是否大于結(jié)構(gòu)效應(yīng)。 為了得到令人信服的應(yīng)力極限值、應(yīng)變極限值以及破壞極限，大量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng) (在實(shí)際結(jié)構(gòu)上 )和試驗(yàn)室 (在結(jié)構(gòu)樣本原型或模型上 )試驗(yàn)。 提示 研究實(shí)際結(jié)構(gòu)的破壞是為了研究和確定結(jié)構(gòu)的可靠性。 實(shí)際上，工 作應(yīng)力法是指設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)，使其在工作狀態(tài)下只發(fā)揮部分承載力。承載力法是設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)使其發(fā)生破壞，但是當(dāng)實(shí)際荷載沒(méi)有超過(guò)破壞荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生破壞。顯而易見(jiàn)，應(yīng)力法和承載力法是不同的，但是這種不同主要是設(shè)計(jì)程序上的不同。 應(yīng)力法（ ASD 法） 應(yīng)力法應(yīng)遵循以下規(guī)則： （ 1） 盡可能合理地假設(shè)和確定使用（工作）荷載的狀況?？梢酝ㄟ^(guò)確定可能的統(tǒng)計(jì)荷載組合（如恒載 +活載 +風(fēng)載）來(lái)調(diào)整荷載狀況，同時(shí)考慮荷載的持久性等。 （ 2） 確定不同結(jié)構(gòu)效應(yīng)下 —— 受拉、受彎、受剪、屈曲及變形等的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)力、應(yīng)變和 變形極限值結(jié)構(gòu) 效應(yīng)。 （ 3） 評(píng)定結(jié)構(gòu)效應(yīng)。 使用應(yīng)力法的優(yōu)點(diǎn)是集中于結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)（真實(shí)的或期望的）。主要的不足之處在于人為的把破壞狀態(tài)分離出來(lái) —— 大多數(shù)結(jié)構(gòu)接近破壞極限時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變很不相同。 承載力法（ LRFD 法） 承載力法應(yīng)遵循以下規(guī)則 : （ 1） 確定使用荷載值。然后乘以一修正系數(shù)（本質(zhì)上是一安全系數(shù)），即得到設(shè)計(jì)荷載。 （ 2） 假設(shè)結(jié)構(gòu)的各種效應(yīng)，并確定結(jié)構(gòu)在適當(dāng)效應(yīng)下的極限（最大或破壞）抗力（如受壓、屈曲及受彎等的抗力）。有時(shí)該抗力受到某一修正系數(shù)的影響，即抗力系數(shù)。在設(shè)計(jì)中使用了荷載和抗力系數(shù)， 則承載力法有時(shí)又被稱為荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法 (load and resistance factor design， LRFD) （見(jiàn)第 4. 9 節(jié)）。 （ 3） 對(duì)照結(jié)構(gòu)的使用抗力與極限設(shè)計(jì)抗力（分析過(guò)程），或建議采用適當(dāng)抗力的結(jié)構(gòu) （設(shè)計(jì)過(guò)程）。 設(shè)計(jì)人員比較愿意使用承載力法的主要原因是結(jié)構(gòu)的破壞比較容易檢驗(yàn)。什么樣的工 作狀況才合適是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。無(wú)論如何，最初被用于設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力法，現(xiàn)在己用于各專業(yè)設(shè)計(jì)。 不過(guò)，經(jīng)典彈性理論作為基本方法仍然用于結(jié)構(gòu)工作狀況的假設(shè)上。但是，由于非線性材料 、二次效應(yīng)和多重模式效應(yīng)等的影響，使得極限效應(yīng)常常不同于傳統(tǒng)的效應(yīng)。換言之，通常的步驟是先考慮傳統(tǒng)的彈性效應(yīng)，然后觀察（或推測(cè)）接近破壞極限時(shí)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。 附：本翻譯英文來(lái)自《 Simplified Design of Steel Structures》（《鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)叢書 第七版》） ,作者 James Ambrose（詹姆斯安布羅斯）。
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