二級建造師講義之結構及構件受力特點
更新時間:2009-10-19 15:27:29
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二 常見結構及構件的受力特點
(1)單跨梁在各種荷載下的內力圖見考試用書23頁
(2)桁架是由桿件組成的結構體系
桁架體形可以多樣化,如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架。桁架的結點一般假定為鉸結點,荷載作用在結點上,桁架的桿體內力與桁架的外形有著密切的關系。
•平行弦桁架
桿件內力是不均勻的,弦桿內力是兩端小而向中間逐漸增大,腹桿內力是兩端大而向中間逐漸減小。
•三角形桁架
桿件內力是不均勻的,弦桿內力是兩端大而想中間逐漸減小,腹桿內力是兩端小而向中間逐漸增大。
•弧形桁架
桿件內力大致均勻,從力學角度看,它的形狀與簡支梁的彎矩圓形相似,其形狀符合受荷后的內力變化規律,所以它是結構上的較好形式。
不同形式屋架的內力分析(壓力為負,拉力為正)見考試用書25頁
(3)拱結構
在外荷載作用下,拱主要產生壓力,支座處產生水平推力拱的合理軸線為二次拋物線,當拱為半圓形時,支座的推力為0。解決拱的水平推力,可以采取下面的幾種結構處理方法:
•利用地基基礎直接承受水平推力;
•利用側面框架結構承受水平推力;
•利用拉桿承受水平推力。
拱的不同類型
(a)三鉸拱;(b)兩鉸拱;(c)無鉸拱
(4)薄殼結構
必須具備兩個條件:一是“曲面的”,二是剛性的。所以薄殼可以簡單理解為四邊支承的曲板。它的組成一般包括:曲面的殼板和周邊的邊緣構件兩部分,薄殼結構是一種薄得不致于產生明顯的彎曲應力,但厚度是以承受壓力、拉力和剪力的形抵抗結構,其優點是:材料省,很經濟,自重小,為大跨度提供有利條件。
缺點是:體型復雜,現澆結構時費工費料、施工不便;板厚太小,隔熱效果不夠好,長期日曬雨淋易開裂;曲面的頂棚,容易引起聲聚焦,對音響效果要求高的場所不宜采用。
(5)網架結構
由復雜的桿件系統組成的超靜定次數極高的空間結構,它具有各向受力性能,是一種大面積的剛性復蓋結構。
在結點荷載作用下,網架的桿件主要承受軸力,跨度一般可達30~60m,甚至60m以上,由于網架的整體空間作用,桿件互相支持,剛度大,穩定性好,網架具有各向受力性能,應力分布均勻,用料方面可比桁架結構節省鋼材30%;
網架是高次超靜定結構,結構安全度特別大,倘若某一構件受壓屈曲,也不導致破壞。
(6)懸索結構
由索網,邊緣構件、支承結構等三部分組成的。
懸索結構的主要承重構件就是索,索網只受軸向拉力,既無彎矩,也無剪力,受力簡單,更有利于采用鋼材做“索”。
鋼索材料采用高強度的鋼鉸線或鋼絲繩,因而整個索網的結構自重小,強度大,能夠跨越很大的跨度。懸索與拱一樣,應注意對支座水平反力的處理,采用合理的支座形式。索網的支座叫邊緣構件,無邊框則索網不能成型,所以,邊緣構件是懸索結構的重要組成部分,而且是決定懸索結構形式的重要依據。
懸掛式的柔性索網體系,屋蓋的剛度卻是所有屋蓋結構中之最軟者,風力作用下對屋面的吸力使屋蓋結構有被掀起的危險,而且還會產生共振破壞的可能,為了保證懸索屋蓋結構的剛度,可以對懸索施加預應力;若屋蓋自重能具有1.1~1.3倍的重量安全度就基本能夠保證屋面不被風吹力掀起,所以懸索結構的屋面材料一般可以使用預制輕質板材,如鋁合金板,塑料板,輕質混凝土板,壓型鋼板等作為屋面
(1)單跨梁在各種荷載下的內力圖見考試用書23頁
(2)桁架是由桿件組成的結構體系
桁架體形可以多樣化,如平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架。桁架的結點一般假定為鉸結點,荷載作用在結點上,桁架的桿體內力與桁架的外形有著密切的關系。
•平行弦桁架
桿件內力是不均勻的,弦桿內力是兩端小而向中間逐漸增大,腹桿內力是兩端大而向中間逐漸減小。
•三角形桁架
桿件內力是不均勻的,弦桿內力是兩端大而想中間逐漸減小,腹桿內力是兩端小而向中間逐漸增大。
•弧形桁架
桿件內力大致均勻,從力學角度看,它的形狀與簡支梁的彎矩圓形相似,其形狀符合受荷后的內力變化規律,所以它是結構上的較好形式。
不同形式屋架的內力分析(壓力為負,拉力為正)見考試用書25頁
(3)拱結構
在外荷載作用下,拱主要產生壓力,支座處產生水平推力拱的合理軸線為二次拋物線,當拱為半圓形時,支座的推力為0。解決拱的水平推力,可以采取下面的幾種結構處理方法:
•利用地基基礎直接承受水平推力;
•利用側面框架結構承受水平推力;
•利用拉桿承受水平推力。
拱的不同類型
(a)三鉸拱;(b)兩鉸拱;(c)無鉸拱
(4)薄殼結構
必須具備兩個條件:一是“曲面的”,二是剛性的。所以薄殼可以簡單理解為四邊支承的曲板。它的組成一般包括:曲面的殼板和周邊的邊緣構件兩部分,薄殼結構是一種薄得不致于產生明顯的彎曲應力,但厚度是以承受壓力、拉力和剪力的形抵抗結構,其優點是:材料省,很經濟,自重小,為大跨度提供有利條件。
缺點是:體型復雜,現澆結構時費工費料、施工不便;板厚太小,隔熱效果不夠好,長期日曬雨淋易開裂;曲面的頂棚,容易引起聲聚焦,對音響效果要求高的場所不宜采用。
(5)網架結構
由復雜的桿件系統組成的超靜定次數極高的空間結構,它具有各向受力性能,是一種大面積的剛性復蓋結構。
在結點荷載作用下,網架的桿件主要承受軸力,跨度一般可達30~60m,甚至60m以上,由于網架的整體空間作用,桿件互相支持,剛度大,穩定性好,網架具有各向受力性能,應力分布均勻,用料方面可比桁架結構節省鋼材30%;
網架是高次超靜定結構,結構安全度特別大,倘若某一構件受壓屈曲,也不導致破壞。
(6)懸索結構
由索網,邊緣構件、支承結構等三部分組成的。
懸索結構的主要承重構件就是索,索網只受軸向拉力,既無彎矩,也無剪力,受力簡單,更有利于采用鋼材做“索”。
鋼索材料采用高強度的鋼鉸線或鋼絲繩,因而整個索網的結構自重小,強度大,能夠跨越很大的跨度。懸索與拱一樣,應注意對支座水平反力的處理,采用合理的支座形式。索網的支座叫邊緣構件,無邊框則索網不能成型,所以,邊緣構件是懸索結構的重要組成部分,而且是決定懸索結構形式的重要依據。
懸掛式的柔性索網體系,屋蓋的剛度卻是所有屋蓋結構中之最軟者,風力作用下對屋面的吸力使屋蓋結構有被掀起的危險,而且還會產生共振破壞的可能,為了保證懸索屋蓋結構的剛度,可以對懸索施加預應力;若屋蓋自重能具有1.1~1.3倍的重量安全度就基本能夠保證屋面不被風吹力掀起,所以懸索結構的屋面材料一般可以使用預制輕質板材,如鋁合金板,塑料板,輕質混凝土板,壓型鋼板等作為屋面
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