第3讲 工程结构的抗力体系（课堂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-323,1,2,2,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。,2,3,2.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。,2,4,2,5,2,6,6.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!,2,7,2,8,一、结点与支座,刚结点,铰结点,2,9,2,10,半刚半铰结点,2,11,基础支座形式,2,12,2,13,2,14,2,15,2,16,2,17,二、荷载的传递路径,2,18,2,19,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。,2,20,方案（二）,方案（一）,2,21,方案（二）,方案（一）,弯矩图,2,22,方案（二）,方案（一）,剪力图,2,23,方案（二）,方案（一）,轴力图,2,24,2,25,实际结构计算简图的简化,2,26,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。,2,27,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）。,2,28,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。,2,29,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。,2,30,温度变化的定性分析,试画出如下结构的弯矩图,2,31,2,32,三、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,2,33,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,2,34,四、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,2,35,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。,2,36,刚架结构：柱与横梁为刚接，与基础为铰接，也可采用刚接。,2,37,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,2,38,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,2,39,五、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，