结构设计原理 cha23
结构设计原理的知识点总结
结构设计原理的知识点总结结构设计是指在工程建筑、机械设计等领域中，根据特定的要求和目标，通过合理的构思和设计，确定结构体系、材料和尺寸等相关参数，以满足工程的强度、刚度和稳定性等要求。
在结构设计过程中，有一些重要的原理需要掌握和遵循。
本文将对结构设计原理的一些关键知识点进行总结。
以下是结构设计原理的一些重要考虑点：1. 强度原理：强度原理是结构设计中最基本的原理之一，它要求结构在承受外部荷载时能够保持稳定。
常见的强度原理包括材料的强度和断裂性质、构件的受压、受拉和受弯承载能力等。
2. 刚度原理：刚度原理要求结构在受到外部荷载时保持稳定，不发生过度变形。
刚度原理的关键考虑点包括结构的整体刚度和各构件之间的刚度协调等。
3. 稳定性原理：稳定性原理要求结构在承受外部荷载时能够保持平衡和稳定，不发生失稳。
常见的稳定性原理包括结构的整体稳定性、构件的局部稳定性和结构的抗侧扭稳定性等。
4. 材料选择原理：材料选择原理是指在结构设计中选择合适的材料以满足设计要求。
其中考虑的主要因素包括材料的强度、刚度、耐久性、可加工性以及经济性等。
5. 结构组成原理：结构组成原理要求将结构划分为合适的构件，通过构件之间的连接和组合实现结构的整体性能。
结构组成原理涉及到构件的形状、尺寸和连接方式等方面。
6. 可靠性原理：可靠性原理要求结构在设计寿命内能够满足要求的安全性能。
可靠性原理考虑到结构设计中的不确定性因素，如荷载的变化、材料的失效和施工误差等。
7. 施工可行性原理：施工可行性原理要求结构设计考虑到施工过程中的可行性和经济性，并避免施工过程中出现困难或不必要的浪费。
施工可行性原理涉及到结构的施工过程、工艺流程和施工周期等方面。
结构设计原理的总结是结构设计中十分重要的一部分，只有正确应用这些原理，才能够设计出安全可靠、经济合理的结构。
因此，在结构设计的过程中，必须深入学习和理解这些原理，并灵活运用到实际设计中。
同时，不断学习和更新结构设计原理，跟随技术的发展和变化，才能不断提高自身的设计水平。
结构设计原理ppt课件共63页
总论
钢管混凝土 （Concrete Filled Steel Tube）
参考书目： 《钢管混凝土结构：理论与实践》第2版， 韩林海著，科学出版社，2019 《钢管混凝土结构的计算与应用》，蔡 绍怀编著，中国建筑工业出版社，1989
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总论
钢骨混凝土（Steel Reinforced Concrete） （Encased Concrete）
总论
本课程的指导思想： 注重建立工程概念 注重培养综合能力 注重提炼科学知识 注重激发创新意识 从理论转向实际，从简单转向综合 理论分析与工程概念相结合 科学方法与工程创新相结合 培养土木工程师的基本素质
如何学好本课程
目的 Aims 概念 Concept 模型 Model 综合 Synthetic
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总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
总论
FRP-混凝土（Fiber Reinforced Polymer Concrete）
CFRP 壳 混凝土主 梁
钢筋、钢管、钢骨等，作为主要承重材料 的结构。
素混凝土结构
钢骨混凝土结构
钢筋混凝土结构 预应力混凝土结构
FRP-混凝土结构 纤维混凝土结构
钢管混凝土结构
钢-混凝土结构
总论
素混凝土结构 （Plain Concrete Structures）
以普通混凝土材料制作的结构。 主要用于承受压力而不承受拉力的结 构，如重力堤坝、支墩、基础、挡土 墙、地坪、水泥混凝土路面、飞机场 跑道及砌块等。
（Prestressed Concrete Structures）
结构设计原理总结
结构设计原理总结结构设计是建筑、工程、产品等领域中至关重要的一环，它直接关系到整体的稳定性、安全性和美观性。
在结构设计中，有一些基本的原理是需要遵循的，下面我将对结构设计原理进行总结。
首先，结构设计的原理之一是坚固稳定。
无论是建筑物还是机械产品，都需要具备坚固稳定的特点，以保证其在使用过程中不会出现倒塌或者失稳的情况。
因此，在结构设计中，需要充分考虑材料的选择、构件的连接方式以及整体的结构布局，以确保整体的坚固稳定。
其次，结构设计还需要考虑材料的合理利用。
在资源日益紧缺的今天，材料的合理利用显得尤为重要。
结构设计师需要在保证坚固稳定的前提下，尽量减少材料的使用量，降低成本，减少资源浪费。
这就需要在设计过程中充分考虑材料的受力性能，合理设计构件的截面尺寸，以达到最佳的材料利用效果。
另外，结构设计原理还包括美学设计。
无论是建筑物还是产品，都需要具备一定的美学价值，以吸引人们的眼球，增加其使用的愉悦感。
因此，在结构设计中，需要考虑到整体的外形美观性，构件的比例和布局，以及颜色和材质的搭配，使得整体结构既具备功能性，又具备艺术性。
此外，结构设计原理还需要考虑到使用的便捷性和维护的方便性。
无论是建筑物还是产品，都需要考虑到使用者的实际需求，使得整体结构在使用过程中能够方便快捷地使用，并且在维护保养时能够方便进行。
因此，在结构设计中，需要考虑到使用者的操作习惯，合理设置操作部件的位置，以及留出维护保养的通道和空间。
综上所述，结构设计原理涵盖了坚固稳定、材料的合理利用、美学设计、使用的便捷性和维护的方便性等方面。
在实际的结构设计过程中，设计师需要全面考虑这些原理，并在实践中不断总结经验，以不断提高结构设计的水平和质量。
只有在遵循这些原理的基础上，才能设计出安全稳定、经济实用、美观大方的结构作品。
结构设计原理
结构设计原理
强度
强度是指结构在负载作用下的抗力能力。
结构设计原理中，强度原则是关键的一项，它要求设计者根据建筑物的功能、负载条件和材料特性等因素，合理确定结构的截面尺寸和材料强度等参数，以保证结构在正常使用和极限状态下具有足够的强度。
稳定性
稳定性是指结构在受力情况下不发生失稳的能力。
稳定性原理要求设计者通过合理的结构形式和布置，确保结构在受到外力作用时能够保持稳定，避免塌陷或倾覆的情况发生。
耐久性
耐久性是指结构在长期使用和环境影响下不受损害的能力。
结构设计原理中，耐久性原则要求设计者在选择材料、施工工艺和防
护措施等方面考虑到结构的长期使用条件，以确保结构具有足够的耐久性。
经济性
经济性是指在满足强度、稳定性和耐久性等要求的前提下，尽可能减少结构造价的能力。
结构设计原理中，经济性原则要求设计者在合理确定结构参数和施工工艺的基础上，通过优化设计和合理选用材料，以达到在满足功能要求的同时，尽量降低建设成本。
总结
结构设计原理的基本目标是通过合理的设计方案，保证结构的强度、稳定性和耐久性等要求，并在经济性的前提下尽量降低建设成本。
这些原理在结构设计过程中起着重要的指导作用，对于确保工程项目的安全性和可持续性具有重要意义。
结构设计原理
结构设计原理1. 概述结构设计是指在工程建设中，根据设计要求和功能需求，通过合理的结构组织和布局，以达到设计目标的过程。
在工程项目中，结构设计原理是指根据工程结构的基本理论和设计准则，对工程结构进行合理的布置和设计的基本原则。
结构设计涉及多个学科领域，如力学、材料学、建筑学等，它对于提高工程结构的强度和稳定性、确保工程安全和可靠运行具有重要作用。
在结构设计中，设计师需要借助结构设计原理，进行结构的全面考虑和分析，以制定合理的设计方案。
本文将介绍几个常见的结构设计原理。
2. 强度和稳定性原理在结构设计中，强度和稳定性是设计的基本要求。
强度是指结构在外部荷载作用下不发生破坏的能力，而稳定性是指结构在荷载作用下保持平衡和稳定的能力。
结构的强度和稳定性原理主要包括以下几个方面：•材料选择原则：根据结构的设计要求和使用环境，选择合适的材料，并根据其物理特性和力学性能进行合理的设计。
•截面设计原则：在设计过程中，根据结构的受力特点，合理选择截面形状和尺寸，以保证结构的强度和稳定性。
•连接设计原则：结构的连接部分是承载力传递和协调力分布的关键，设计时应合理选择连接方式和材料，以确保连接的强度和稳定性。
•增强措施原则：对于结构中存在的薄弱部位或容易受到外力破坏的部分，采取适当的增强措施，提高其强度和稳定性。
3. 经济性原理经济性是结构设计的重要指标之一，它要求在满足设计要求和功能需求的前提下，尽可能降低工程的投资和运营成本。
经济性原理可以从以下几个方面来考虑：•材料选择与用量控制：根据工程的特点和预算要求，选择性能良好且经济实用的材料，并合理控制使用量，以降低建设成本。
•结构构造优化：通过合理的结构布局和构造设计，最大限度地提高结构的强度和刚度，同时减少材料的使用量和浪费，实现结构的节能和环保。
•施工方法和工序优化：在施工过程中，合理选择施工方法和工序，提高施工效率，减少施工时间和成本，并确保结构的质量和稳定性。
结构设计原理 叶见曙
结构设计原理叶见曙
结构设计原理是在建筑设计过程中考虑到建筑物的稳定性、坚固性和功能性等因素，以确保建筑物能够安全有效地承载设计荷载、抵抗外部力和环境影响，同时满足设计要求的一系列原则。
以下是一些常见的结构设计原则：
1. 统一性原则：在结构设计中，采用统一的设计模式和构造方法，以确保整体结构的稳定性和协调性。
2. 材料适应性原则：根据建筑物的使用环境和需求，选择适合的结构材料，以满足设计要求和功能性。
3. 建筑物的静力学平衡原则：通过合理的结构布置和强度设计，使建筑物在正常工作状态下达到静力学平衡，确保结构稳定。
4. 整体构造合理性原则：建筑结构应该合理布置和设计，以确保各个结构部件之间的协调性和平衡性，从而提高整体结构的稳定性。
5. 疲劳强度设计原则：在结构设计中，考虑到材料的疲劳强度和寿命，以确保结构在长期使用中的安全性和可靠性。
6. 灵活性设计原则：考虑到结构的变形和可调性等因素，在结构设计中尽可能减小约束，提高结构的灵活性和适应性。
7. 简约性原则：在结构设计中，力求降低结构的复杂性和冗余性，以简化施工和维护过程，提高结构的可靠性和经济性。
8. 安全性设计原则：在结构设计中，考虑到建筑物的抗震、防火和抗风等安全性能要求，以确保结构在自然灾害和事故情况下的安全性。
9. 可持续性设计原则：在结构设计中，考虑到资源利用和环境保护等因素，以实现建筑物的可持续发展和环境友好性。
以上是结构设计原理的一些基本原则，设计师在实际工作中需要根据具体情况综合考虑，灵活运用这些原则，以确保结构设计的质量和效果。
结构设计原理解读
结构设计原理解读结构设计是建筑领域中至关重要的一环，它涉及到建筑物的稳定性、安全性和美观性等方面。
本文将从结构设计的原理出发，对其进行深入解读。
一、结构设计的基本原理结构设计的基本原理包括力学平衡原理、材料力学原理和结构力学原理。
1. 力学平衡原理力学平衡原理是结构设计的基石。
根据这一原理，一个结构在静力平衡时，受力的合力和合力矩均为零。
设计师需要根据建筑物的形状、荷载和支座条件等因素，合理分析和计算受力情况，确保结构的平衡。
2. 材料力学原理材料力学原理是指材料在外力作用下产生变形和破坏的规律。
结构设计师需要了解不同材料的力学性能，如强度、刚度和稳定性等，以及材料的应力-应变关系，从而选择合适的材料并合理设计结构。
3. 结构力学原理结构力学原理是指通过力学分析和计算，确定结构内力和变形的原理。
结构设计师需要运用结构力学原理，进行受力分析、内力计算和变形控制，确保结构的安全性和稳定性。
二、结构设计的优化原则结构设计的优化原则包括最小重量原则、最小材料消耗原则和最小成本原则。
1. 最小重量原则最小重量原则是指在满足结构强度和刚度要求的前提下，尽量减小结构的自重。
通过合理选择材料和优化结构形式，可以实现结构的轻量化设计，提高资源利用效率。
2. 最小材料消耗原则最小材料消耗原则是指在满足结构安全性和稳定性要求的前提下，尽量减少材料的使用量。
通过合理布置结构材料和优化截面形状，可以降低材料成本，减少资源消耗。
3. 最小成本原则最小成本原则是指在满足结构强度、稳定性和经济性要求的前提下，尽量降低结构的建造和维护成本。
结构设计师需要综合考虑材料成本、施工工艺和维护费用等因素，选择最经济的结构方案。
三、结构设计的创新原则结构设计的创新原则包括形式创新原则、材料创新原则和施工工艺创新原则。
1. 形式创新原则形式创新原则是指通过创新的结构形式，实现建筑物的独特性和美观性。
设计师可以运用现代建筑技术，采用新颖的结构形式，如悬挑结构、拱形结构和网壳结构等，赋予建筑物独特的外观和空间感。
结构设计原理_课件
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
无论是高楼大厦、桥梁还是各种机械设备，它们都离不开结构设计的支持。
本课件将为您深入解析结构设计原理，帮助您更好地理解和应用这一领域的技术。
第二部分：结构设计的基本概念结构设计是指在满足功能和美观要求的前提下，通过合理的选择和组合材料、形状和尺寸，使结构具备足够的强度、稳定性和耐久性。
结构设计的目标是在保证安全可靠的基础上，实现经济效益的最大化。
第三部分：结构设计的基本原则1. 功能性原则：结构设计必须满足使用功能的要求，确保结构能够承受预期的荷载和作用。
2. 安全性原则：结构设计必须确保结构的安全性，防止结构发生破坏或失效。
3. 经济性原则：结构设计应考虑经济性，尽量降低成本，提高经济效益。
4. 可行性原则：结构设计应考虑施工的可行性，确保结构能够顺利建造。
第四部分：结构设计的基本方法2. 计算法：运用数学和力学原理，通过计算和分析进行结构设计。
3. 模型法：利用计算机辅助设计软件，建立结构模型，进行模拟和优化设计。
4. 实验法：通过实验和测试，验证结构设计的合理性和可行性。
第五部分：结构设计的关键要素1. 材料选择：根据结构的功能和性能要求，选择合适的材料，如钢材、混凝土、木材等。
2. 形状设计：合理设计结构的形状和尺寸，使其具备足够的承载能力和稳定性。
3. 连接设计：考虑结构的连接方式，确保连接部位的安全性和可靠性。
4. 荷载分析：对结构进行荷载分析，确定结构所需的承载能力和稳定性要求。
第六部分：结构设计的应用领域结构设计广泛应用于建筑、桥梁、机械、航空航天、船舶等领域。
无论是高层建筑、大型桥梁还是精密机械设备，都离不开结构设计的支持。
第七部分：结构设计的未来发展趋势通过本课件的学习，您将能够更好地理解和应用结构设计原理，为未来的工程实践提供有力的支持。
结构设计原理_课件第一部分：引言在当今快速发展的社会中，结构设计作为工程领域的重要分支，扮演着至关重要的角色。
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试推导公式 提示：1）由力平衡求 受压钢梁面积。
2）求各合力间距。
3）由对某点矩求正截 面极限抵抗矩。
钢梁受压区面积： As1 0.5( As f sd f cd b 'f h 'f ) f sd
0 M d M u f b h y f sd As1 y2
' cd f ' f 1
--整体浇筑取15~20 °C，分段浇筑取10~15 °C
t
3）混凝土徐变的影响
JTJ 025 86 规定： 《公桥规》
计算自重对徐变影响时 k 0.4 计算收缩对徐变影响时 k 0.5 考虑徐变时换算截面 ES 取 ES / k
Ece kEc
23-2-5 组合梁的截面验算
在工程中，采用的钢—混凝土组合构件，有钢与混 凝土组合梁、钢管混凝土组合柱、压型钢板与混凝 土组合板、型钢混凝土组合构件、外包钢混凝土构 件等五大类。 本篇主要介绍钢—混凝土组合梁和钢管混凝土受 压构件的受力特性及计算原理。
第二十三章
钢—混凝土组合梁
23-1 概述
一、钢板梁桥的分类及受力特性
1.钢板梁桥的组成：
变形协调： 水平力
2 3 t t t
T
t t
y3 1 1 y2 ( )( ) Ec Ac E s As EcW2 E sW3
2）混凝土收缩的影响
组合梁中混凝土收缩的影响类似于温度影响。
混凝土收缩应变： sh 1.5 104 ~ 2.0 104
主要验算强度、刚度。
公式均为材料力学公式，容许应力法。
混凝土容许应力可取混凝土轴心 抗压强度fck的0.66倍。
b
' fs
1
ES
b 'f
不直接承受动力荷载的组合梁 可按塑性理论计算（GBJ17-88） （1）中和轴在翼板：
即：As f sd b h f cd
' f ' f
0 M d M u f cd b'f xy
f sd As x f cd b 'f
（2）中和轴在钢Biblioteka 内：即：As f sd b h f cd
(3)钢筋混凝土板按计算宽度内全部面积计算，可不扣除其中受拉开 裂部分；
(4)忽略钢筋混凝土板中钢筋和承托的作用。
按照弹性理论计算原则，组合梁的应力及刚度计算，一般 采用材料力学方法。
由假定 （2）
c s
Acs
1
ES
Ac
混凝土 面积
换算面 积
保持混凝土板的换算截面厚度与原截面厚度不变，则板的换算宽度：
型钢组合梁
焊接钢板组合梁（无承托）
焊接钢板组合梁（有承托）
箱形截面组合梁
三、钢—混凝土组合梁的优点：
（1）受力合理。
（2）抗弯承载力高。 （3）梁的刚度大。 （4）整体稳定性和局部稳定性好。 （5）施工方便。 （6）组合梁桥在活荷载作用下比全钢梁桥的噪声 小，在城市中采用组合梁桥更为合适。
23-2 钢一混凝土组合梁的计算原理
23-2-3 组合梁的施工方法：
（1）浇筑或安装钢筋混凝土板时，钢梁下不设临时支撑
施工验算分两个阶段：
1）全部荷载（混凝土、模板、施工机械及人员等）由钢梁承受。
2）二期荷载由组合梁承受。
（2）浇筑或安装钢筋混凝土板时，钢梁下设支架或临时支撑
23-2-4 温差、混凝土收缩及徐变对组合梁的影响
1）温差的影响 钢和混凝土温度线膨胀系数差别不大，即温度 变形是协调的。 但二者的导热性能相差很大，当环境温度突然变化 时，钢材的温度很快接近环境温度。而混凝土导热系数 只有钢材的1/50左右，对环境温度反映慢。因此组合梁 的钢板与混凝土板之间产生了温度差异。在露天条件下， 气温突变15°C，板间温差约为10 °C。 这样，相当于钢梁给混凝土板底面水平轴向推力T， 混凝土板给钢梁顶部水平轴向压力T。
第五篇
钢—混凝土组合构件
组合构件是指两种或多种不同材料结合成整体而共同工 作的构件，如钢—混凝土组合构件是采用钢材和混凝土 或钢筋混凝土组合，并通过可靠措施使之形成整体受力 的构件。钢和混凝土在截面上通过合理布置，以充分发 挥两种材料的特性，它将具有承载能力高、刚度大、延 性好、节约钢材、降低造价、施工方便等优点，因此具 有良好的技术经济效益，在土木工程中，特别是桥梁工 程中得到广泛应用。
（2）组合梁：
如果在钢梁与钢筋混 凝土板的接触面上采 取可靠的构造措施， 把板和主梁紧密相连 形成整体—组合梁
板不但沿板跨方向受弯，而且在梁的跨度方向与梁一起共同受弯，板属 于双向受弯构件。这时钢梁与钢筋混凝土板的截面形成一个具有共同中 和轴的整体截面，其刚度、抗弯承载力将大大增加。
二、组合梁的截面型式
取 t 1.0 105 则t 15 ~ 20 C
因此，分析收缩应力时仍然可用上式求得T，再 计算应力。但混凝土收缩不是一次完成的，必须考 虑徐变的影响。 即用考虑徐变影响的有效弹性模量Ece取代Ec
T
t t
y3 1 1 y2 ( )( ) Ece Ac E s As EceW2 E sW3
23-2-1受压混凝土板的计算宽度
组合梁中钢筋?昆凝土桥面板的计 算宽度(如图)，采用下列三种宽度 中的最小者： (1)梁的计算跨径的1/3； (2)相邻两梁轴线间的距离； (3)承托的宽度(如无承托时，则 为钢梁上翼缘的宽度)加12倍的 板厚度h'f，
即b1+12h'f
23-2-2 换算截面
当钢—混凝土组合梁按弹性理论法计算时（JTJ025-86采用此方法）， 采用了以下假定： (1)钢材与混凝土均为理想的弹性体； (2)钢筋混凝土板与钢梁之间有可靠的连接，相对滑移很小， 可以忽略不计，弯曲变形后截面仍保持平面；
钢板梁桥一般由桥面系、钢板梁和支座组成上部承 重结构。
桥面系一般在主梁之上布置钢板或钢筋混凝土板， 直接承受车辆荷载作用。
2.组合梁和非组合梁受力特点： （1）非组合梁：
当钢筋混凝土板搁置在主 梁上时，板沿板跨方向受 弯并把荷载传给主梁，而 主梁沿梁的纵向受弯，二 者工作方向互相垂直，板 与梁的接触面发生相对滑 移，沿主梁的跨度方向产 生的弯矩分别由板和主梁 承担，在二者的截面上分 别产生弯曲应力。