建筑結構與結構選型輔導精選(3)


靜力學基本知識
力的概念:
使物體的運動狀態發生改變或者變形的作用。
靜力學三大公理
公理1 力的平行四邊形定則
作用于物體上同一點的兩個力可以合成一個合力,此合力仍作用于這一點,其力矢由此二力為鄰邊所作平行四邊形的對角線來決定。
公理2 二力平衡公理
作用于剛體上的兩個力平衡的充分必要條件是:兩個力的大小相等、方向相反、作用線相同,簡稱等值、反向、共線。
公理3 加減平衡力系公理
在任意力系中加上、或減去任何平衡力系,并不影響原力系對剛體的作用效果。
力偶大小相等、方向相反、作用線平行但不重合的兩個力稱為力偶。
力對點之距矩:定點到力的作用線的距離乘以力的大小。
應力:內力的集度稱為應力。
兩作用線的垂直距離稱為力偶臂。它對剛體只有轉動效應,沒有平動效應。
二、偏心受力構件
偏心受力構件分為兩種:偏心受拉和偏心受壓構件。
1.偏心受拉構件
偏心受拉構件又稱拉彎構件,如圖2-3示,拉力F作用點與構件的軸心偏離,使構件產生既受拉又受彎。偏心受拉構件截面應力是由兩種應力疊加的,其邊沿應力公式為: 圖2-3 偏心受拉構件
構件的承載能力應滿足σmax≤[σ]
σmax—邊沿最大拉應力;
σmin—邊沿最小拉應力;
W——截面抵抗矩。
由(2-4)可見在受同樣的外拉力時,偏心受拉構件應力要比軸心受拉構件,增大許多,因此在結構設計應盡量避免出現這種構件。
2.偏心受壓構件
如圖2-4所示,構件承受的壓力作用點與構件的軸心偏離,構件既受壓又受彎,這樣的構件稱為偏心受壓構件(亦稱壓彎構件)。常見于屋架的上弦桿、框架結構柱,磚墻及磚垛等。
圖2-4 偏心受壓構件
截面產生的邊沿應力公式為:
σmax—邊沿最大壓應力;
σmin—邊沿最小壓應力。
由式(2-5)知,在受同樣的壓力F時,由于偏心,截面內受壓一側的壓應力增加,而且當偏心引起的彎矩M距較大時,截面內除壓應力外將產生一部分拉應力。若壓力作用點在構件截面的兩個方向上均有偏心,則稱為雙向偏心構件。
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