一些重要的结构概念(一些基本受力状态)
caoxiaoli1999
2004年08月19日 15:00:13
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一、轴心受拉 外力通过截面中心,截面上各点受力均匀,材料强度可以被充分利用。所以,对于适合抗拉的材料(如钢材),轴心受拉是最经济合理的受力状态。 采用高强钢丝,碳纤维等等材料。 二、轴心受压 对于适合受压的材料(如混凝土、砌体以及钢材等)也是很好的受力状态。但是受压构件较细长时会有稳定问题,偶然的附加偏心会降低构件承载力,甚至引起失稳。由于压杆失稳总是在截面回转半径最小的方向发生,所以对于轴心受压构件,环形截面最为合理,圆形或方形截面也较为合理。工字型截面、角钢或双角钢等也可以做压杆使用,但由于两个方向的回转半径不同,往往首先在回转半径小的方向引起失稳。

一、轴心受拉
外力通过截面中心,截面上各点受力均匀,材料强度可以被充分利用。所以,对于适合抗拉的材料(如钢材),轴心受拉是最经济合理的受力状态。
采用高强钢丝,碳纤维等等材料。

二、轴心受压
对于适合受压的材料(如混凝土、砌体以及钢材等)也是很好的受力状态。但是受压构件较细长时会有稳定问题,偶然的附加偏心会降低构件承载力,甚至引起失稳。由于压杆失稳总是在截面回转半径最小的方向发生,所以对于轴心受压构件,环形截面最为合理,圆形或方形截面也较为合理。工字型截面、角钢或双角钢等也可以做压杆使用,但由于两个方向的回转半径不同,往往首先在回转半径小的方向引起失稳。
对于混凝土来说,适于抗压,但当压力很大时,截面也非常大,结构自重大,影响结构的性能。

三、弯和剪
弯和剪往往同时发生,工程中纯弯和纯剪的情况很少。正应力在离中和轴最远处最大,截面中间部分应力很小,材料强度不能充分利用。剪应力在截面中和轴处最大,在离中和轴最远处为零。对于矩形截面梁,无论受弯或受剪,截面上材料强度都不能充分利用。由于玩具M和剪力V沿构件长度分布也不同,M跨中最大,支座处为零;而剪力支座处最大,跨中为零。所以对于等截面受弯或受剪构件,材料的利用率比压或拉杆要差得多。当然,做成T型或工字型截面相对要合理一些。无论从承载力或刚度考虑,适当提高截面惯性矩是合理的。

四、扭
受扭时由截面上成对的剪应力组成力偶来抵抗扭矩,截面剪应力边缘大,中间小;截面中间部分的材料应力小,力臂也小。空心截面的抗扭能力和相同外形的实心截面十分接近。受扭构件以环形截面为最佳,方形、箱型截面也较好。

综上所述,可以看出中心受拉构件是最合理的状态,尤其是对高强钢丝等抗拉强度高的材料特别合理。弯和剪也是常见的受力状态,但对截面材料的不充分利用,这在工程是不可避免的,因此选用合理的截面形式和结构形式就很重要。对于较大跨度的梁,可改用桁架,梁中的剪力和弯矩便改为桁架杆件的拉、压状态,材料得以充分利用,还可节省材料,减轻自重,可跨越更大的跨度。扭转是对截面抗力最不利的受力状态,但工程中也很难避免,如框架边梁、旋转楼梯等,都存在较大的扭矩,设计中应引起注意。
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程1工
2005年10月08日 17:16:28
2楼
转摘:{引用}



建筑结构
狭义的建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。建筑结构因所用的建筑材料不同,可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。

《建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)》
该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则,是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则,这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时,可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构,以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段,以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定,即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量,使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上,并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性,属于“概率设计法”,这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势,而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。

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程1工
2005年10月08日 17:18:15
3楼
{引用}
结构上的作用
各种施加在结构上的集中或分布荷载,以及引起结构外加变形或约束变形的原因,均称为结构上的作用。引起结构外加变形或约束变形的原因系指地层、基础沉降、温度变化和焊接等作用。结构上前作用可按下列原则分类:1.按其随时间的变异性和出现的可能性可分为永久作用,如结构自重、土压力、预应力等;可变作用,如楼面活荷载、风、雪荷载、温度等;偶然作用,如地震、爆炸、撞击等。2.按随空间位置的变异分为固定作用,如楼面上的固定设备荷载、构件自重等;可动作用,如楼面上人员荷载、吊车荷载等。3.按结构的反应分为静态作用,如结构自重、楼面活荷重等;动态作用,如地震、吊车荷载及高耸结构上的风荷载等。

结构的作用效应
作用引起的结构或构件的内力和变形即称为结构的作用效应。常见的作用效应有:1.内力。(1)轴向力,即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;(2)剪力,即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;(3)弯矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;(4)扭矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。3.位移。作用引起的结构或构件中某点位置改变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。5.变形。作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。变形分为弹性变形和塑性变形。6.应变:如线应变、剪应变和主应变等。

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