工程结构的抗力体系.ppt

定性结构力学 主讲人 谢伟平电话 mail wpxie 办公地点 西院东教 323 2020 1 3 2 第三讲工程结构的抗力体系 上次课的回顾 几点思考 1 定性结构力学概念的提出 课程的目的 意义 定性结构力学的概念是上世纪九十年代提出的 同济大学称之为概念结构力学 东南大学称为趣味结构力学 古代以师傅带徒弟的方式进行定性的教育 如今大批量的培养专业人才 定量的方法极大地丰富 从而弱化了定性能力的培养 概念设计 估算判断 2020 1 3 3 2 应由定性结构力学引申到所有力学课程知识的提炼与升华 3 结构计算模型的简化与计算目的有关 完全正确的计算模型是没有的 4 定性与定量的关系通过定量分析使定性能力得到提高 古代是通过实践经验的总结得到定性能力的提高 5 工程中是不会给你出结构力学的题目让你算的 2020 1 3 4 2020 1 3 5 2020 1 3 6 6 试对以下结构进行几何组成分析 看看能得到什么结论 d 7 目前的教育是老师提出问题 由学生来分析问题 解决问题 你们想想问题是怎么提出的呢 8 叠加原理的应用条件 什么是线弹性 其数学表示是什么 9 强调用专业的眼光来看待所有的结构问题 总体感觉 本门课程信息量大 如何抓住重点是个难题 2020 1 3 7 2020 1 3 8 一 结点与支座 刚结点 铰结点 2020 1 3 9 2020 1 3 10 半刚半铰结点 2020 1 3 11 基础支座形式 2020 1 3 12 2020 1 3 13 2020 1 3 14 2020 1 3 15 2020 1 3 16 2020 1 3 17 二 荷载的传递路径 2020 1 3 18 2020 1 3 19 试比较方案 一 和方案 二 的两种结构形式 在几何尺寸 材料参数和外荷载均相同的情况下 哪种方案更加合理 即内力较小 2020 1 3 20 方案 二 方案 一 2020 1 3 21 方案 二 方案 一 弯矩图 2020 1 3 22 方案 二 方案 一 剪力图 2020 1 3 23 方案 二 方案 一 轴力图 2020 1 3 24 2020 1 3 25 实际结构计算简图的简化 2020 1 3 26 静定桁架的合理外形与腹杆布置 弦杆 抗弯能力 腹杆 抗剪能力 原则 当简支桁架的弦杆外形与相应的简支梁弯矩图形状接近时 上下弦杆所受轴力较均匀 比较合理 因斜杆轴力的竖向分量与代梁相应剪力相同 因此应根据材料性质合理布置斜杆 充分发挥材料的强度 桁架的合理高度可进行计算 2020 1 3 27 刚架 轴向变形的影响 刚架主要内力是弯矩 在高层结构或轴力很大的刚架中 轴向变形的影响不可忽略 决定轴向变形影响大小的主要因素 轴力的相对大小 杆件长度与横截面尺寸的比例 长细比 2020 1 3 28 刚架 剪切变形的影响 当杆件截面尺寸与杆长的比值不大时 剪切变形对内力和位移的影响都很小 可以忽略 当比值较大时 剪切变形的影响应予考虑 决定剪切变形影响大小的主要因素 杆件截面尺寸与杆长比值 与截面形状和材料性质也有关 2020 1 3 29 温度变化的定性分析 超静定梁和刚架的应变与位移是由内力和温度变化共同产生的 静定结构在温度变化时不产生内力 但有变形 在温度变化因素作用下计算位移时 一般应考虑轴向变形而忽略剪切变形 2020 1 3 30 温度变化的定性分析 试画出如下结构的弯矩图 2020 1 3 31 2020 1 3 32 三 水平与竖向抗力体系 低层 多层与高层建筑的竖向及水平结构体系设计的基本原理是相同的 但随着高度的增加 侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形则要大很多 在高层建筑中 主要的设计问题是抗弯和抵抗变形 增加抗弯结构体系的有效宽度 2020 1 3 33 设计结构分体系应使其构件以最有效的方式相互作用 增大受荷载最有效的构件截面 使大部分竖向荷载直接由最主要抗弯构件承受 在竖向结构分体系中 合理布置实心墙或斜撑构件 可以有效的抵抗每层楼的局部剪力 每层楼盖应足以起水平隔板的作用 将大型竖向和水平构件联结成巨型框架 2020 1 3 34 四 厂房结构 厂房结构的分类依据跨度 高度和吊车起重量等因素分类 混合结构 混凝土结构 钢结构依据施工方法分类 现浇式 装配式依据承重结构形式分类 排架结构 刚架结构 2020 1 3 35 厂房结构的计算简图 排架结构 柱与屋架为铰接 与基础为固接 2020 1 3 36 刚架结构 柱与横梁为刚接 与基础为铰接 也可采用刚接 2020 1 3 37 厂房结构柱脚节点做法 阶梯形基础 实线 低杯口基础 高杯口基础 虚线 锥形基础 实线 柔性基础 刚性基础 虚线 2020 1 3 38 a b 平板式铰接柱脚c d 刚性柱脚 刚接柱脚 传递弯矩 剪力 轴力 填充细石混凝土铰接柱脚 传递剪力 轴力 填充沥青麻刀1 2水泥砂浆 2020 1 3 39 五 全国大学生第二届大学生结构设计大赛作品欣赏 彩虹倒影 材料 230g白卡纸 蜡线 胶水 结点处 所有杆件做成实的圆柱体 并与线 胶连接 防止结点破坏 为了防止受压杆件的失稳问题 增加结构的整体受力性能 在竖向腹杆之间用线构造 X 的联系 为了减少上弦杆在平面内和平面外的计算长度 在顺桥向和横桥向用线和杆件设置联系 为了充分发挥各构件空间协同工作性能 除用纸形成桥面铺装层外 在桁架的侧面上蒙上半层厚的纸 发挥蒙皮效应 使整个结构