結(jié)構(gòu)概念和體系第1章-在線瀏覽
2025-06-16 05:12本頁面
【正文】 料。例如我國南方有許多古代石拱橋，充分利用了石材抗壓的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，造型美觀。但這種受力狀態(tài)在工程中不可避免，選用合理的截面形式和結(jié)構(gòu)形式就很重要。 對于較大跨度的梁，如果改用桁架，梁截面中的彎矩和剪力便改變?yōu)殍旒軛U件的拉、壓受力狀態(tài)，材料得以充分利用。 2 2 22 The Basic Mechanical States 單向板肋梁樓蓋結(jié)構(gòu) （彎剪構(gòu)件） 柱 主梁 單向板 The Basic Mechanical States 是對截面抗力最不利的受力狀態(tài) ， 但工程中很難避免 。 除了選用合理的截面形式外 ， 更應(yīng)注意合理的結(jié)構(gòu)布置 ， 盡量減少構(gòu)件的扭矩 。 偏心輪壓 制動力 螺旋樓梯中扭矩也較大 The Basic Mechanical States 2022/5/25 20 框架結(jié)構(gòu)樓蓋 在超靜定結(jié)構(gòu)中扭矩是由于相鄰構(gòu)件的變形互相受到約束而產(chǎn)生的，稱為 約束扭轉(zhuǎn) （ Compatibility Torsion）。 邊梁中的扭矩值與節(jié)點(diǎn)處 邊梁的抗扭剛度 及 次梁的抗彎剛度 的比值有關(guān)。次梁的抗彎剛度越大，則在節(jié)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角越小，邊梁的扭矩也越小。 木梁 ， 由于天然木材有彎曲 ， 切割成矩形木梁時木紋與梁軸不平行 ， 而木材的橫紋抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于順紋抗拉強(qiáng)度 ， 在主拉應(yīng)力作用下， 當(dāng) 主拉應(yīng)力大于木材橫紋抗拉強(qiáng)度 ft tr 時 ，就發(fā)生斜向撕裂 。 a)磚石 b)鋼管 c)木材 （ 斜紋 ） The Effects of Material on Structure (一 ) 充分發(fā)揮材料特性 砌體MU10M5 混凝土C20～ C40 木材 鋼材 強(qiáng)度 fc(N/mm2 ) ～ 12 210 ～ 1000 單位體積重(kN/m3 ) ≈19 24 ≈ 5 拉壓強(qiáng)度比 ft / fc ≈ ≈ ≈ ≈ 1 價 格 低 低 高 高 適宜受力狀態(tài) 受 壓 受 壓 彎、壓 拉、壓、彎 常用建筑材料的一些基本特性指標(biāo) 可見，砌體和混凝土價格相對較低，是很好的抗壓材料，但自重較大，不適宜建造高層和大跨結(jié)構(gòu)。 西安大雁塔 建于公元 952 年，經(jīng)歷了一千多年的風(fēng)風(fēng)雨雨保留至今，反映了當(dāng)時我國砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平?？梢?，從今天的眼光分析，用砌體建造高塔顯然是不合理的。據(jù)有關(guān)部門測定，自 1985年 6月至 1992年 10月，大雁塔下沉達(dá) 585 mm，塔頂傾斜已達(dá) 1 005 mm。 鋼材強(qiáng)度高 ， 適合高層和大跨結(jié)構(gòu) 。 The Effects of Material on Structure (一 ) 充分發(fā)揮材料特性 The Effects of Material on Structure (二 ) 選用合理的截面 形狀 及結(jié)構(gòu)形式 用離心法生產(chǎn)的管柱作電線桿 ， 無論抗彎 、 抗剪或抗扭都比較合理 ， 光潔的表面既美觀又耐久 ， 基本上不用維護(hù) 。 2 2 22 11 1 1 The Effects of Material on Structure (二 ) 選用合理的截面形狀及結(jié)構(gòu)形式 平行弦桁架中 內(nèi)力最大的桿件是支座斜腹桿 ， 若采用鋼結(jié)構(gòu) ， 則應(yīng)采用下斜式腹桿 ， 此時支座斜腹桿為拉桿 (見圖 )。 這里只用簡單的幾個例子說明截面形狀和結(jié)構(gòu)形式的重要性 ， 工程中的例子還很多很多 ， 大家應(yīng)在日常生活中注意觀察 。 鋼筋混凝土梁 鋼拉桿 木上弦 a)鋼木屋架 鋼拉桿 鋼拉桿 b)帶拉桿的三角形拱 栓釘 壓型鋼板 壓型鋼板 工字鋼 c)組合結(jié)構(gòu)樓板 組合結(jié)構(gòu) q M M/2 M/2 R The Effects of Material on Structure (三 )采用組合結(jié)構(gòu) ( Composite Structure ) 偏心鉸 以三鉸拱屋架為例 ，上弦不僅是三鉸拱的壓桿 ，同時承受非節(jié)點(diǎn)作用的屋面荷載 ， 因此 ， 斜梁要承受較大的彎矩 。 這僅是一個小例子 ， 可見在組合結(jié)構(gòu)方面還有許多潛力 ， 有待深入研究 。 b. 螺 旋 鋼 箍 柱 ( Spiral Reinforced columns ) 。 d. 后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋錨頭附近 ， 設(shè)橫向鋼筋網(wǎng)或螺旋鋼筋 。 應(yīng)當(dāng)指出 ， 三向受壓狀態(tài)提高的是材料的抗壓強(qiáng)度 ， 因此 ， 對偏心受壓或長細(xì)比較大構(gòu)件不適用 ，因為此時構(gòu)件破壞往往是由穩(wěn)定或抗拉強(qiáng)度控制 。 如果對橫向變形提供一些側(cè)向約束 ，將大大提高材料的抗壓強(qiáng)度 。 鋼管混凝土 受壓試件 破壞形態(tài) 雖然鋼管局部變形很大，剖開鋼管可以看到內(nèi)部混凝土基本沒有破碎，可見三向應(yīng)力狀態(tài)下混凝土材料的延性大大提高 。 因為 隨著尺度增加 ， 麻雀的體重 (或體積 )將隨尺度的三次方增加 ， 而麻雀賴以起飛的翅膀面積只隨尺度的平方增加 。 巨型景觀 如果想把實(shí)際工程按比例放大，建一個“巨型景觀” ，行嗎？ The Concepts of Member’s Dimension 我們再來分析簡支梁在 自重作用下 的情況 。 現(xiàn)以下角標(biāo) 1和 10分別表示原簡支梁和放大十倍后的簡支梁 。 但要將材料強(qiáng)度提高十倍談何容易 ！ 如果不改變材料品種 ，簡直是不可能的 。 可見 ， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中截面高度的選擇必須考慮結(jié)構(gòu)尺度的影響 ， 對于跨度較大的梁截面應(yīng)偏高一些 。 The Concepts of Member’s Dimension 說明結(jié)構(gòu)自重的影響很大 ， 尤其對大跨度或高層結(jié)構(gòu) ， 減輕自重有著特別重要的意義 。 結(jié)構(gòu)尺度的變化將改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部作用效應(yīng) S和抗力 R的比例 ， 從而可能改變結(jié)構(gòu) S≤R的受力狀態(tài) 。 美國芝加哥 Monadnock Building，高 16 層， 建于 1891 年，雖用高強(qiáng)缸磚砌體，底層墻厚也達(dá) m。 構(gòu)件受力后的變形 (The Deformations of a Member after
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