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文档简介
1.受轴心荷载作用柱的平均压应力等于轴向力除以截面面积 2.在轴向力等于临界荷载时候这一情况下得到的应力叫做临界应力 3.因此,对于弯曲这种基本的情形,在临界荷载已知下,临界应力r等于 这里我们用到了一个符号r是截面的最小回转半径 4.出现在等式2-1中的分母L与r的比值称作柱的长细比 5.我们注意到临界应力与比例的平方成反比 6.当然,为了使等式有效成立,临界应力必须小于材料的比例极限 7.柱的压应力对应与长细比的图现在可以被作图出来 8.曲线BC从等式描述出来,被称为欧拉曲线 9.曲线总体来说有效,在BC段的应力小于比例极限 10.欧拉公式里应用的极限比值可以通过假设等式2-1中等于来求得 11.以结构钢柱为例,假设比例极限等于 弹性模量E等于 我们代入公式求出对应图中点B的长细比近似于91 12.因此,在长细比小于91下的平均压应力能在理想状态下的简支钢达到弯曲前达到比例极限,因此,在这种情况下欧拉公式是不适用的,得出的值太高了 13.如果比值大于91,柱会因发生弹性弯曲而失稳这欧拉公式是有效的 14.图21中BC段曲线显示,当长细比大的时候,极限应力变很小,因此,一个非常细长的柱会在一个低的压应力下发生屈曲 15.这种情况就算用高强度的材料也不会有所改进,相反,只有当增加回转半径或者用更大弹性模量的材料就能提高临界应力 16.当柱的长细比很低,我们认为这柱是由于本身材料破坏而破坏的 17.这样的一个破坏可以表现为材料破碎的形式,当材料是混凝土时候,或者是易弯曲的材料,比如是结构钢 18.在这些情况下某个最大压应力可以确定作为材料的强度极限,极限荷载可以相应的确定 19.这极限通过图上以最大应力所作的水平线DE来表示,代表柱的强度极限 20.在短柱与长柱这一范围,有一段属于中间长细比,其用弹性稳定控制太小,而单独用强度控制又太大 21.这种中长柱是非弹性弯曲 22.对于实际使用来说绘制直线EB足够了,认为它表示了中长柱的临界应力 23.用这种方式我们获得一条折线DEBC来作为设计柱子应力的依据 24.作为另一种选择,一条光滑的线来连接点D和B也可以使用 25.从像2-1图所得到的应力被认作是柱的最大应力 26.在这个应力下,柱子既会因为材料直接破坏而失效也会因长细比过高而发生屈曲 27.对于受压的许可的工作应力必须用,这里的n是一个安全因子 28.n的取值根据不可预见性的可能或者荷载的突然增长,可能是轴心作用的荷载的偶然偏差,还有可能在初始柱子就弯曲 29.因为柱子变长柱体的缺陷变大,因此有必要引入一个安全因子随着长细比的增加而增加 30.结构工程安全系数的典型值介于1.5至3这一范围。1.为了达到要求,结构必须具备抗破坏的安全度和使用时的适用性 2.适用性要求挠度应适当的小,即便是有裂缝也应保持在可容许的限值,并使振动最小化等等 3.安全性要求结构强度满足预计的作用在结构上的所有荷载 4.如果按设计建造的结构强度可以精确预测到,并且荷载和它们的内部效应同样精确的得知,提供一个稍稍大于已知荷载的承载力时安全性得以保证 5.然而,在钢筋混凝土的分析、设计和施工中有大量不确定因素 6.这些不确定因素需要知道确切的安全余地,列表如下 7.实际荷载应与那些在设计中假定的不一样 8.实际荷载的分布方式与设计中假设的不同 9.在分析里所固有的假定和简化会影响荷载效应与实际作用在结构上的不同 10.实际结构表现会由于知识不足而与假设不同 11.实际构件的大小与设计表述的不同 12.钢筋没有放在适当的位置 13.实际的材料强度可能不同于设计的 14.此外,确定安全规范时必须考虑失效的控制 15.在一些情况下,失效会是个麻烦 16.要是发生应进一步的考虑实际的破坏 17.对于突然的意外坍塌,有足够安全允许的补救措施而发生逐渐破坏是可取的 。Load: 1.作用在结构上的荷载可分为三大类:恒荷载、动荷载、环境荷载 2.恒载就是大小不变贯穿结构的位置固定 3.通常大部分恒载是结构本身重量 5.活荷载主要由建筑物内的居住荷载和桥上的交通荷载组成 .Strength : 1.结构的强度主要取决于所使用的材料的强度 2.为了控制目标,材料的最小强度用标准化方式规定 3.实际的材料强度不能准确知道因此是由随机变量组成 1.为了安全目的假设构件处于超载情况下 2.在正常使用时构件性能也是符合要求的,也就是当实际期望的荷载作用,当荷载系数是1.0 3.仅仅提供适当强度不足以保证使用要求。在满荷载下的使用荷载挠屈会很大,或者由于持续荷载引起的长期挠屈会发生破坏 4.梁上的张性裂纹如此宽成显著的干扰,在某些方面会减少结构的持久性 5.这些和其他的问题,比如振动、疲劳需要进行考虑 6.适用性研究基于弹性理论,在混凝土和钢筋的应力应变假定成比例的 7.中轴的张拉部分的混凝土假设没有破裂部分破裂或者完全破裂,这取决于荷载和材料强度 8.在钢筋混凝土早期设计阶段,适用性问题用间接方式解决,通过限制钢筋混凝土的应力到一个保守的值,得到满意的性能 9.相比较下,当前的设计手段允许使用通过能力评估的更细的构件更大强度材料,这样间接的方式不能使用 10.现在的手段详细调查使用荷载和变形,基于强度要求来确定构件 。 Structure types 1.当遭受地震时性质连续,或多或少贯穿结构均匀分布的结构基本表现良好 2.对于一个大范围来说,这个的主要原因是结构的抗震性很大程度上依赖于地表运动吸收输入能量的能力 3.铰接连接的结构,例如传统的立柱和梁的组合体,与连续结构相比,其吸收能量的能力小多了 4.框架结构塑性铰的构造需要有效的能量输入 5.因此,在地震受灾区连续性结构可有效的应用于建筑中 6.不管是钢结构还是现浇钢筋混凝土框架结构应设计易延伸使得在地震力下还能使用 7.预制混凝土结构因为缺乏连接性,不适用于地震区,当然也不是完全没有 8.然而,即使在连续结构中,抗震方面也存在差异 9.图62反映出的两个结构设计图是按照他们承载框架作用带来的侧向力的能力 10.第一种结构的框架贯穿结构,优于图的结构,b的框架仅仅是 11.第一个结构有更多约束,因此,比第二个结构有更大的强度 12.结构外围相对少量的构件破坏会导致整体破坏,然而要它倒塌的话需要更多的构件坍塌, 一般来说,有约束的构件比没有约束的构件好 13.对于可行的抗震结构另一个基本特性是梁柱构件体系基本同轴 14.作为其特色,抗震结构往往拥有楼板或屋面板作为刚性隔板,以将内力传递到水平抗侧力构件上 15.图显示水平板如梁般起作用来承载地震引起的内力传递到剪力墙或者另外的承载侧向荷载设施,如果隔板设计不当,会使楼板或屋面板失效 16.另一方面,抗震结构设计成致水平构件由于地震运动作用下先于任意垂直构件失效 17.破坏首先不会发生在垂直构件中。原因是仅仅基于挽救的考虑 18.在连续结构中的水平构件很少会完全倒塌,即使是在承受极大的破坏,当破坏发生时,坍塌是相当有限的 19.当柱子受到破坏时,即将会发生完全坍塌 20.柱子破坏通常也会导致结构其他部分的破坏。单一柱子的破坏效力也会很广 21.为了确保水平构件最先破坏,实际中通常关注梁柱结构的设计和基本比例的确定 22.在轻柱上的深梁一般要避免,根据经验表明这样的建筑中的轻柱经常要承受很大的破坏,必须承担剪力和弯矩引起的横向作用力 23.相对比来看,等间距的有圆孔的剪力墙可能在某方面表现的很好。好的工程设计应该注意到这些,可以使所有的工作都能充分进行 。1.土木工程材料有天然的和人造的。他们包括岩石、金属、木材、混凝土、土壤、聚合物、砖块 2.除了这些传统材料,新型建筑材料同样也被研究,生产,将逐渐被应用 3.现代土木工程师需要解决将材料混合使用在同一结构的问题,例如钢筋和混凝土,或者分开使用于建筑项目,就像沥青路面和普通混凝土 4.许多建筑材料伴随我们好几个世纪了,像木材,另外,像水泥和钢相对较新主要出现于上世纪 5.当前绿色土木工程材料和生态材料被推崇基于可持续发展的考虑 6.下面介绍一些主要的土木工程材料 7.金属包含黑色金属和有色金属。在土木工程中金属的应用是广泛的,多样的,作为主要结构材料他们广泛用于紧部材料和支承材料 8.作为主要结构材料,铸铁和煅铁已经被型钢所取代 9.在钢筋混凝土和预应力混凝土中钢的应用同样也是非常重要的 10.建筑材料内钢的高拉伸性和可焊性让它们很独特,这种能力可使钢被制成板块,线条 11.在使用时,钢通常不仅要承受高拉伸或者压应力个腐蚀,还要适应适应振动荷载和低温 12.金属作为建筑材料的重要性,几乎与它们在受拉、受压条件下的承载能力、能承受有限变形而不破裂的能力时刻相关 13.混凝土是人造的聚合物,其主要成分有天然的骨料和交接媒介 14.15.集合媒介是用来聚拢骨料以制成坚固的聚合材料 16.相对的,普通水泥混凝土抗拉强度较低,在结构应用中常规的做法或是在混凝土中放入钢筋来抵抗任何拉力,或是用混凝土中的压力来抵消这些拉力 17.混凝土在结构上基本用于建筑物,桥梁,污水处理结构,火车枕木,道路,水塔 18.它同样应用于广泛的预制混凝土产品,包括混凝土块,镀板,管19.混凝土的冲击强度,也是抗拉强度,通常很低,它们可以通过在混凝土中引入任意方向的纤维来提高 20.钢,聚丙稀,石棉玻璃,碳纤维都成功应用于预制混凝土和现浇混凝土,包括管,建筑板和桩 21.混凝土维护很低并且有很好的防火性 22.混凝土的其他性能偶尔被认为不太满意,例如,有时效的变形包括干燥收缩和其他相关现象 23.砌块用于描述构件形成,把分离的元素用结合物粘结在一起 1.所有土木工程项目都有这么四个明显的阶段:规划、设计、建筑、运营 2.这些阶段的相对重要性取决于项目的特性和规模,但在所有项目中每个阶段都会以某中程度出现,甚至在最简单的项目中也不例外 3.一个大型的项目例如新的飞机场或者污水处理厂在所有阶段都包含了许多决定 4.轮流检查四个阶段并决定要做的一系列决策是很有益的 5.一个项目的规划阶段优于所有其他三个阶段但可以于设计阶段重叠 。带着想法开始计划阶段并从各个角度检查那些主意。6.或许我们必须做出的最重要的决定与是否把项目的设想进一步推进有关。7.为了做出这些决定,许多问题必须解答。下列的问题在这之中 8.这列表并不是详细的。这些问题重要的是在于他们十分普遍而且他们需要有很详细的回答 9.理想地的,计划的目的是为了给设计师提供替代的选择。一些不同规模的可行的计划,并使用不同方法和概念应该介绍下 10.各个计划在技术上应该是可行的还需要有其大概的总体估算费用 10.总的来说,对于合计划,一个费用结算表,利益,优缺点应该由计划小组准备好 11.有了所给的信息,计划制定者就能做出他的选择 12.对于土木工程一个计划小组的成员来说,这些有替代的计划是以可行性研究的方式出现的 13.在制定决定中土木工程可行性研究本身是一个锻炼 14.对于飞机场这样的一个项目,些许不同计划必须依据工程的可行性和费用进行评估 15.对各个计划组合许多决定是必需的 16.要有多少跑道,跑道的长度和方向该怎么样?17.后期需要什么设备,设备的维护和停车场如何,他们要多大,该怎么布置? 18.一些决定在设计阶段会有冲突,但计划的细节设计并不经常需要 。 design phase :1.当主要的计划阶段决定做好后设计阶段也应开始考虑 2.显然要继续推进项目的决策 3.规划阶段的另一个重要决定是在供选择的方案中选择
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