工程建筑結(jié)構(gòu)體系初探-資料下載頁
2025-06-26 11:27本頁面
【正文】 為格構(gòu)化。由于構(gòu)件軸心受力比偏心受力或受彎狀態(tài)能更充分利用材料的強(qiáng)度，人們根據(jù)力學(xué)原理和材料的特性創(chuàng)造了多種形式的結(jié)構(gòu)，使這些結(jié)構(gòu)的構(gòu)件處于無彎矩狀態(tài)或減小彎矩峰值，使材料的抗拉、抗壓性能得到充分的發(fā)揮。從圖中看出：軸心受力－構(gòu)件截面應(yīng)力均勻分布、材料強(qiáng)度得到充分利用；受彎構(gòu)件應(yīng)力分布不均勻，除上下邊緣達(dá)到強(qiáng)度指標(biāo)外，中間部分材料沒有得到充分發(fā)揮。因此應(yīng)該把中間部分的材料減少到最低限度，把它集中到上下邊緣此這樣就形成了受力較為合理的工字形截面桿件。以承受集中荷載的簡支為例，從想形截面改變?yōu)楣ぷ中谓孛?，受力是較為合理了。再進(jìn)一步，我們還可以把梁中部的材料挖去，形成三角形的孔洞，于是梁就變成了桁架結(jié)構(gòu)。桁架的上弦受壓，下弦受拉，它們組成力偶來抵抗彎矩；腹桿以所承受鈾力的豎向分量來抵抗剪力。因此，桁架比工字形截面梁更能發(fā)揮材料的力學(xué)性能。還可以看出，梁的彎矩圖呈折線形（接近拋曲線），跨中最大，兩端為零。矩形桁架各個桿件的內(nèi)力還是有大有小，不是每一根桿件的材料強(qiáng)度都得到充分的發(fā)揮，再進(jìn)一步，把桁架的外輪廓線與彎矩圖的形狀一致起來，使受力將更加合理。因此，在設(shè)計中應(yīng)該力求使結(jié)構(gòu)形式與內(nèi)力圖一致起來。在簡化過程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)的的應(yīng)力跡線的走向與分布是布置格構(gòu)桿件的依據(jù)原則，使桿件盡量處于受拉的主應(yīng)力跡線上，可以獲得最大的受力效果。同時，為加大側(cè)向剛度——壓桿（墻、柱、撐、拱等）存在壓曲失穩(wěn)、拉桿（拉桿、懸索等）存在過于細(xì)長會柔軟與顫動，平面結(jié)構(gòu)（梁、柱、剛架、拱索等）存在過于單薄，要增設(shè)空間支撐或加大截面寬度。綜合抗彎與側(cè)向剛度雙重需要，為加大截面的高度與寬度，為材盡共用、把材料用到遠(yuǎn)離截面形心的上下與左右邊緣、遂成格構(gòu)式結(jié)構(gòu)。構(gòu)件格構(gòu)化后的桿件，都是僅承受軸向拉力或壓力的二力桿或起到穩(wěn)定性的桿件。桁架是典型代表，可以使用桁架組成各種空間結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到設(shè)計目的。構(gòu)件的合理性是相對的，受力合理只是其中的一個方面。矩形截面梁，受力有不合理的一面，但是它的外形簡單，制作方便，又有其合理的一面。在小跨度范圍內(nèi)，矩形曲面梁仍是廣泛應(yīng)用的構(gòu)件型式之一。梁、剛架、拱、索是最基本的四種結(jié)構(gòu)型式，各類結(jié)構(gòu)各有自己的跨度適用范圍。一般情況下，應(yīng)用最廣，最常見、也最基本的梁多用于小跨，用于中跨的梁應(yīng)與柱剛接形成剛架。索用于大跨。而拱，由于它宜于用磚、石、混凝土等耐壓材料，故應(yīng)用范圍極廣，能用于小跨，中跨以至大跨。另外，結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)選組合應(yīng)該大大提倡。這種工程實例很多，其中美國雷里競技館（Raleigh,1953年）的結(jié)構(gòu)體系就應(yīng)該值得稱頌。它是懸索結(jié)構(gòu)和拱式結(jié)構(gòu)的組合，是世界最早的雙曲拋物面懸索屋蓋。屋蓋采用懸索結(jié)構(gòu)，懸索的拉力傳到兩個交叉的鋼筋混凝土斜拱上，斜拱受壓。這個建筑不僅受力合理，形成自平衡體系，索拱的材料強(qiáng)度充分發(fā)揮，基礎(chǔ)很小，施工方便，而且造型美觀。，立柱兼做門窗的豎框，形成了以豎向分割為節(jié)奏感很強(qiáng)的建筑風(fēng)格。被認(rèn)為是世界上第一座優(yōu)秀的大跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)屋蓋建筑，開創(chuàng)了現(xiàn)代建筑索結(jié)構(gòu)的歷史。C結(jié)構(gòu)選型實例
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