结构设计的理解
谈谈对结构设计的认识

谈谈对结构设计的认识对结构的认识我觉得就如同对佛学中禅语的理解一样,有着“简单”(肤浅)→“复杂”(繁缛)→“简约”(像得道高僧的偈语,能一语中的、切中要害但又不失严谨)三个层面。
对初涉结构专业的人员而言,因为他们的阅历、经验较少,思维还仅仅停留在单构件的认知层面,而使其对结构的认识过于简单化——其结构的知识点极其有限且又不能将各个知识点有机地组织起来——当然,这也与中国传统的结构教育方式不无关系。
他们对结构的理解、认识缺乏“缩放式”的发散思维方法——很多问题完全可以用所学的材料力学等力学知识通过“缩小式”类比思维加以解决——结构的内力可以视为一个悬臂构件中的应力;从大的讲,也可通过“放大式”进行类比思考——将结构中繁杂的构件与社会中形形色色的人“牵强”地、对号入座般地等同起来,所以说做结构设计就是研究怎么做人,明白这一点,再做结构应该不是太难了——当然,因其对社会的认知、感悟有限,这种方法对于他们可能有点儿难度。
对于5-10年(可能时间更长)的结构设计人员而言,结构设计是“复杂”的,这说明他们还没有悟到结构设计的精髓所在,还不能从“复杂”中解脱出来。
较为复杂结构的处理能力是必须有的, 且“复杂”的思考是必要的,但这决不应作为“炫”其结构水平的一种手段——相反,在“复杂”中不要身陷其中、“作茧自缚”般地挣扎不出来,关键是在“复杂”中不能迷失自我——亦即结构可以繁冗,但思路必须有序,做不到这一点,有一定实践经验的结构师只能是徒有其名、徒受其累!最后一个层面是我重点强调的,在这里,我很难以涉入结构专业时间的长短来界定是否达到了该层面——因为这不仅需要一定的实践经验,还需要智慧、灵性和悟性——就如醍醐灌顶一样。
达到了这个层面,其结构方案的预估能力应该是不会太差。
此时,他应该会深深体会到:结构不是完全靠软件计算出来的,在上机之前做一些结构方案的勾画是非常必要的。
正如国际结构权威Edward L·Wilson所说: “完全依赖计算机而做结构设计,简直是对结构设计师的侮辱”!这就需要设计者必须了解各种超限信息产生的原因,并且知道各个超限信息的关联性——泛泛地讲就是要对结构有一个全面的、纵深的理解。
对建筑结构的认识与理解

对建筑结构的认识与理解一、前言建筑结构是指建筑物内部的承重系统,它是建筑物的骨架,为整个建筑提供支撑和稳定性。
在建筑设计中,结构设计是至关重要的一环。
本文将从多个方面对建筑结构进行认识和理解。
二、结构类型1. 框架结构框架结构是由柱子、梁和水平支撑组成的,它能够承受较大的荷载,并且适用于高层建筑。
2. 空间网格结构空间网格结构是由三角形或四边形网格组成的,它具有轻盈、坚固和美观等特点,适用于大跨度的体育馆、展览馆等场馆。
3. 悬索结构悬索结构是由主悬索和斜拉索组成的,它可以实现大跨度无柱空间,并且具有美观、透明等特点,适用于体育场馆、桥梁等。
4. 拱形结构拱形结构是由曲线形状的墙体或拱顶组成的,它能够抵抗水平荷载并分散荷载到基础上,适用于大跨度的建筑物和桥梁。
三、结构材料1. 钢结构钢结构具有轻量化、高强度、易于加工和施工等优点,适用于高层建筑、桥梁等。
2. 混凝土结构混凝土结构具有耐久性好、防火性能好等特点,适用于住宅、公共建筑等。
3. 砖石结构砖石结构具有隔音性能好、抗震性能好等特点,适用于古建筑和文化遗产保护。
四、结构设计原则1. 承重原则承重原则是指在设计中应该考虑到荷载的大小和分布,以确保结构的稳定性和安全性。
2. 经济原则经济原则是指在满足承重要求的前提下,尽可能地减少材料使用量和施工成本。
3. 美学原则美学原则是指在满足承重和经济要求的前提下,追求建筑的美观和艺术价值。
五、常见问题及解决方法1. 建筑物出现裂缝怎么办?解决方法:对裂缝进行填缝处理,并且加强建筑结构的承重能力。
2. 建筑物出现倾斜怎么办?解决方法:对建筑物进行加固和支撑,以确保其稳定性。
3. 建筑物出现震动怎么办?解决方法:对建筑物进行抗震加固,以提高其抗震能力。
六、结语建筑结构是建筑设计中至关重要的一环,它不仅决定了建筑物的稳定性和安全性,还影响着建筑物的美观和艺术价值。
在设计过程中,应该遵循承重、经济和美学原则,并且及时解决常见问题,以确保建筑物的质量和安全。
结构设计原理与实践方法详解

结构设计原理与实践方法详解结构设计是建筑领域中至关重要的一环,它决定了建筑物的稳定性、安全性以及美观性。
本文将详细解析结构设计的原理和实践方法,帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
一、结构设计原理1. 荷载分析原理在进行结构设计之前,首先需要进行荷载分析。
荷载分析是指对建筑物所承受的各种荷载进行计算和评估,包括静态荷载、动态荷载、温度荷载等。
通过荷载分析,可以确定结构所需的强度和刚度,为后续的设计提供依据。
2. 结构力学原理结构力学是结构设计的基础,它研究结构在受力作用下的力学性能和变形规律。
常用的结构力学原理包括受力分析、应力分析、变形分析等。
通过结构力学的研究,可以确保结构在承受荷载时不会发生破坏或过度变形。
3. 材料力学原理材料力学是研究材料在受力作用下的力学性能和变形规律的学科。
在结构设计中,常用的材料力学原理包括弹性力学、塑性力学、破坏力学等。
通过对材料力学的研究,可以选择合适的材料,并确定其在结构中的应用方式和限制条件。
4. 结构稳定性原理结构稳定性是指结构在受力作用下不会发生失稳或破坏的能力。
结构稳定性原理包括平衡条件、刚度条件、屈曲条件等。
在结构设计中,需要考虑结构的整体稳定性以及各个构件的稳定性,确保结构在使用寿命内保持稳定。
二、结构设计实践方法1. 结构形式选择结构形式选择是结构设计的第一步,它决定了整个结构的布局和形态。
在选择结构形式时,需要考虑建筑物的功能需求、场地条件、材料可用性等因素。
常见的结构形式包括框架结构、悬挑结构、拱形结构等。
2. 结构布局设计结构布局设计是指将结构形式具体化,确定结构的各个构件的位置和相互关系。
在进行结构布局设计时,需要考虑结构的荷载传递路径、刚度分布、变形控制等因素。
合理的结构布局设计可以提高结构的整体性能。
3. 结构材料选择结构材料选择是指根据结构设计要求选择合适的材料。
常见的结构材料包括钢材、混凝土、木材等。
在进行结构材料选择时,需要考虑材料的强度、刚度、耐久性等性能指标,以及成本和可持续性等因素。
我对结构设计的理解

我对结构设计的理解刚开始踏入结构设计行业,我想大部分新人都是先从楼梯、坡道这些东西开始画的。
为什么呢?从两个角度看,第一是因为楼梯常常被作为附属结构,产值提成低,而且设计的东西(梁、板、柱、墙等等),空间结构复杂,所以对于老员工来说是“费力不讨好”的差事;第二是因为结构设计上,大多数设计院往往把楼梯的荷载值事先加载到楼梯间梁或墙上了,设计上往往也将楼梯与主题结构之间设计为铰接,即便后期如果有荷载增加等因素也可以在不大范围影响的情形下快速修改(很少会因为楼梯荷载改变而改变梁柱位置,充其量也就改一下尺寸,然后跑一边盈建科或PKPM),而对于有几年画图经验的设计者来说,楼梯基本上很多是套路(用心的设计者还会自己编制一些实用设计表格批量生产楼梯,详图自己做一个详图库改一改就好),因此从结构和出图来看,楼梯出于一个比较附属的位置(虽然很多专家说楼梯非常影响主体结构,应该把楼梯和主体结构整体建模一起分析计算,并且楼梯设计也是非常重要的,但是没办法,传统的观念已经根深蒂固,而且这样做效率高)。
大概画了四五十部各种类型的楼梯(单跑、双跑。
交叉、三跑、螺旋、折线、钢楼梯(钢梯涉及面比较广了,一般做砼结构的也不会全面了解设计)),加上做一些坡道(坡道比楼梯要难,主要是因为坡道不仅要与上部配合还要与地下室基础等配合,另外不得不说坡道出计算书麻烦,楼梯直接用TSPT就可以,坡道还得自己在盈建科里面建模,碰到螺旋形的怪麻烦),接着会分一些门卫室啦,门厅啦,大概就是四六根柱子加上两三块板,搞个独立基础就可以了,介于这些结构单层单跨,一般开始做的时候稍微放大了设计也不会出多大问题。
这样画楼梯画坡道等大概画个大半年甚或一年,基本的软件如CAD/PKPM或者盈建科/TSPT熟悉了,就开始分一些建平比较小的比方说两三千平的框架梁做了。
一般除了101系列图集,各个设计院也会有自己的标准,如CAD图层啦、线型啦、配筋放大系数啦(满足规范要求之外)。
结构设计100个知识点

结构设计100个知识点在结构设计中,有许多关键的知识点需要掌握。
本文将介绍100个结构设计的重要知识点,帮助您更好地理解和应用结构设计。
1. 结构设计的定义和目标:结构设计是指根据建筑物所需的功能和荷载要求,确定结构的类型、尺寸和形式,以满足安全、经济和美观的要求。
2. 结构设计的基本原理:结构设计的基本原理包括静力平衡、刚度和强度的平衡、结构的稳定性和可靠性等。
3. 结构设计的荷载:结构设计中的荷载包括恒定荷载、可变荷载、风荷载、地震荷载等。
4. 结构设计的结构形式:结构设计根据建筑物的功能和要求,可以采用框架结构、悬索结构、拱形结构等不同的结构形式。
5. 结构设计的材料选择:结构设计中常用的材料有混凝土、钢材、木材等,在选择材料时需要考虑强度、刚度、耐久性等因素。
6. 结构设计的结构分析方法:结构设计中常用的结构分析方法有静力分析、动力分析、有限元分析等。
7. 结构设计的结构连接:结构设计中的结构连接包括螺栓连接、焊接连接、粘接连接等,连接的质量对结构的安全性和稳定性至关重要。
8. 结构设计的结构构件:结构设计中的结构构件包括柱、梁、墙、板等,每种构件的尺寸和形式都需要满足力学和建筑要求。
9. 结构设计的结构刚度:结构设计中的结构刚度对结构的稳定性和变形性能有重要影响,刚度的设计需要考虑荷载、材料和连接等因素。
10. 结构设计的结构强度:结构设计中的结构强度是指结构抵抗外部荷载和内力的能力,强度的设计需要满足建筑和安全规范的要求。
11. 结构设计的结构稳定性:结构设计中的结构稳定性是指结构在受到荷载作用时不发生失稳和破坏的能力,稳定性的设计需要考虑结构形式、构件布置和连接方式等因素。
12. 结构设计的结构可靠性:结构设计中的结构可靠性是指结构在使用寿命内满足设计要求的概率,可靠性的设计需要考虑结构分析、材料和构件的可靠性等。
13. 结构设计的地震设计:地震设计是结构设计中非常重要的一项内容,需要考虑地震荷载、抗震设防烈度和结构的抗震性能等因素。
建筑的结构设计及其特点

建筑的结构设计及其特点建筑的结构设计是指建筑物在满足使用功能和美学要求的同时,通过合理的结构安排和材料运用,使建筑物能够安全、稳定地承受各种力的作用,并达到持久耐久的目的。
本文将探讨建筑的结构设计及其特点。
1. 基本概念建筑的结构设计是建筑学中的重要组成部分。
它涉及建筑物的骨架、承重墙、地基、屋顶和横梁等各个方面。
一个好的结构设计不仅要考虑建筑物的外观,还要充分考虑力学、材料学和工程技术等方面的知识。
2. 结构设计原理在建筑物的结构设计中,有一些基本原理需要遵循。
首先是力的平衡原理。
建筑物在承受各种外力作用时,必须能够保持力的平衡,才能确保其稳定性。
其次是最佳性原理,即在满足强度和稳定性的前提下,设计结构应尽量节约材料和减少结构的自重。
此外,还要考虑材料的可行性、施工的可操作性等因素。
3. 结构设计方法在实际的结构设计中,可以采用多种方法来满足建筑物的需求。
常见的结构设计方法有框架结构、桁架结构、拱结构、悬索结构等。
不同的结构设计方法适用于不同的建筑类型和功能需求。
例如,大跨度建筑通常采用悬索结构或拱结构,而多层建筑可采用框架结构。
4. 结构设计的特点(1)稳定性:结构设计的首要目标是确保建筑物的稳定性。
结构设计师需要计算建筑物所受到的各种力,并通过合理的结构安排来平衡这些力,使建筑物能够稳定地承受外力的作用。
(2)可靠性:结构设计需要保证建筑物能够在设计寿命内始终保持其功能和安全性。
设计师需要考虑各种外界因素对建筑物的影响,如地震、风力等,以确保建筑物在各种条件下都能安全可靠地使用。
(3)经济性:结构设计不仅要满足功能和安全要求,还需要尽可能减少材料和施工成本。
结构设计师需要在保证结构强度的前提下,找到材料使用的最佳方案,以降低建设成本。
(4)美观性:结构设计也要考虑建筑物的外观美观性。
通过合理的结构设计和材料运用,可以打造出独特而美观的建筑形态,使建筑物融入周围环境并具有艺术感。
总结:建筑的结构设计在建筑学中具有重要地位。
结构设计个人总结

结构设计个人总结在结构设计方面,我有以下个人总结:首先,结构设计是指根据建筑物的功能和技术要求,确定建筑物的主体结构框架和各种构件的布置和尺寸,以及建筑物在力学条件下的稳定性、刚度和抗震性能。
结构设计是建筑工程中非常重要的一环,对于建筑物的安全性和使用寿命有着关键性影响。
其次,结构设计需考虑建筑物的功能需求。
不同的建筑物有不同的功能需求,比如住宅建筑需要提供居住空间,办公建筑需要提供办公空间,商业建筑需要提供商业空间等。
结构设计需要根据不同的功能需求确定不同的结构形式和材料选择。
第三,结构设计需要考虑建筑物的技术要求。
不同的建筑物对于结构的技术要求也有所不同,比如高层建筑的结构设计需要考虑其抗震性能和承载能力,桥梁的结构设计需要考虑其承载能力和稳定性等。
结构设计师需要根据建筑物的技术要求进行合理的结构设计。
第四,结构设计需要考虑力学条件下的稳定性、刚度和抗震性能。
结构设计师需要根据建筑物所处的地理环境和力学条件,合理设计结构的稳定性、刚度和抗震性能。
结构设计需要考虑建筑物在自重、荷载和风荷载等作用下的变形和破坏情况,保证建筑物的稳定性和安全性。
第五,结构设计需要考虑可持续发展的要求。
随着人们对环境保护和可持续发展的重视,结构设计也需要考虑材料的选择和使用,以及建筑物的节能和环保技术应用。
结构设计师需要选择可再生材料,减少能源消耗,降低建筑物的碳排放。
最后,结构设计需要注重团队合作和沟通。
结构设计师往往需要与其他专业人员合作,比如建筑师、土木工程师等,共同完成建筑物的设计。
团队合作和沟通对于结构设计的成功非常重要,建筑师需要与其他专业人员密切合作,了解他们的需求和要求,协调各专业之间的关系,保证建筑物的整体设计效果和安全性。
综上所述,结构设计是建筑工程中非常重要的一个环节。
在结构设计中,需要考虑建筑物的功能需求、技术要求、力学条件下的稳定性、刚度和抗震性能,以及可持续发展的要求。
结构设计师需要与其他专业人员密切合作和沟通,共同完成建筑物的设计。
建筑结构设计原理的核心概念与基本原则解析

建筑结构设计原理的核心概念与基本原则解析在建筑领域中,结构设计是一项至关重要的工作。
它涉及到建筑物的稳定性、强度和安全性等方面,直接影响到建筑物的使用寿命和居住者的安全。
本文将解析建筑结构设计的核心概念与基本原则,以帮助读者更好地了解这一领域。
一、核心概念1. 结构:建筑物的结构是指支撑和承载建筑物自身或外部作用力的各项构件,包括梁、柱、墙等。
结构的设计需考虑建筑物的功能、外部环境以及材料的选择。
2. 荷载:荷载是指作用在建筑物上的力或力矩。
荷载可以分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重荷载、雨水荷载等,而动态荷载则包括地震荷载、人员活动引起的荷载等。
3. 强度:强度是指建筑结构所能承受的最大荷载。
在结构设计中,需要确保结构能够安全地承受外部作用力,避免出现塌方等意外情况。
4. 稳定性:稳定性是指建筑结构保持平衡的能力。
稳定性设计旨在确保建筑物在受到外部力作用时不发生倾覆或失稳。
5. 钢结构和混凝土结构:钢结构和混凝土结构是目前常见的建筑结构类型。
钢结构具有高强度和较大的跨度优势,适用于大跨度的大型建筑物;混凝土结构具有较好的耐久性和抗震性能,适用于多层住宅和办公楼等建筑。
二、基本原则1. 安全性:安全性是建筑结构设计的首要原则。
设计师需要根据荷载和使用需求来选择适当的结构形式和材料,并合理设计构件的尺寸和连接方式,确保建筑物能够安全承载荷载。
2. 经济性:经济性是建筑结构设计的重要原则。
设计师需要在确保安全性的前提下,尽量减少材料和成本的使用,提高建筑物的使用寿命。
3. 简洁性:简洁性是建筑结构设计的追求目标之一。
设计师应尽量简化结构形式和构件的布局,减少不必要的细节和附加工艺,提高施工效率。
4. 美观性:美观性是建筑结构设计的重要考虑因素之一。
设计师需要将结构元素融入建筑整体,使建筑物既具有良好的结构性能,又具备美观的外观。
5. 可持续性:可持续性是当代建筑结构设计的关键原则。
设计师应采用环保材料,考虑建筑物的能源利用效率和生命周期环境影响,减少对环境的负面影响。
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结构设计的理解建筑结构狭义的建筑指各种房屋及其附属的构筑物。
建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
建筑结构因所用的建筑材料不同,可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。
《建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)》该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则,是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则,这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。
制定其它土木工程结构设计规范时,可参照此标准规定的原则。
本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构,以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段,以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。
本标准引进了现代结构可靠性设计理论,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定,即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量,使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上,并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性,属于“概率设计法”,这是设计思想上的重要演进。
这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势,而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构可靠度建筑结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性三项要求。
结构可靠度是结构可靠性的概率度量,其定义是:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率,称为结构可靠度。
其“规定的时间”是指设计基准期50年,这个基准期只是在计算可靠度时,考虑各项基本变量与时间关系所用的基准时间,并非指建筑结构的寿命;“规定的条件”是指正常设计、正常施工和正常的使用条件,不包括人为的过失影响;“预定的功能”则是能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用的能力(即安全性);在正常使用时具有良好的工作性能(即适用性);在正常维护下具有足够的耐久性能(耐久性)。
在偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。
结构能完成预定功能的概率称为可靠概率p↓s,结构不能完成预定功能的概率称为失效概率P↓f,p↓f=1-Ps,用以度量结构构件可靠度是用可靠指标β,它与失效概率p↓f的关系为p↓f=ψ(-β)。
根据对正常设计与施工的建筑结构可靠度水平的校正结果,并考虑到长期的使用经验和经济后果后,《统一标准》给出构件强度的统-β值:对于安全等级为二级的各种构件,延性破坏的,β=3.2;脆性破坏的,β=3.7。
影响结构可靠度的因素主要有:荷载、荷载效应、材料强度、施工误差和抗力分析五种,这些因素一般都是随机的,因此,为了保证结构具有应有的可靠度,仅仅在设计上加以控制是远远不够的,必须同时加强管理,对材料和构件的生产质量进行控制和验收,保持正常的结构使用条件等都是结构可靠度的有机组成部分。
为了照顾传统习惯和实用上的方便,结构设计时不直接按可靠指标β,而是根据两种极限状态的设计要求,采用以荷载代表值、材料设计强度(设计强度等于标准强度除以材料分项系数)、几何参数标准值以及各种分项系数表达的实用表达式进行设计。
其中分项系数反映了以β为标志的结构可靠水平。
一些基本概念2建筑结构的安全等级建筑结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用不同的安全等级。
它以结构重要性系数的形式反映在设计表达式中,如表4-2。
建筑物中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同,对其中部分结构构件的安全等级可进行调整,但不得低于三级。
荷载的代表值是结构或构件设计时采用的荷载取值,它包括标准值、准永久值和组合值等。
设计时应根据不同极限状态的设计要求来确定采用哪一种荷载值。
1.荷载标准值(G↓K、Q↓K)。
荷载的基本代表值,是结构设计按各类极限状态设计时所采用的荷载代表值。
2.荷载组合值(ψ↓qQ↓x)。
是当结构承受两个或两个以上可变荷载时,承载能力极限状态按基本组合设计及正常使用极限状态按短期效应组合设计所采用的荷载代表值。
3.荷载准永久值(ψ↓cQ↓K)。
是正常使用极限状态长期效应组合设计时所采用的荷载代表值。
因此,永久荷载只有标准值作为它的唯一代表值,而可变荷载的代表值则除了标准值外,还有组合值和准永久值。
结构自重的标准值,可按设计尺寸与材料的标准容重计算。
可变荷载的标准值Q↓K,应根据荷载的观测和试验数据,并考虑工程经验,按设计基准期最大荷载概率分布的某一分位值确定,设计时可按《荷载规范》采用。
荷载组合值系数ψ↓c应根据两个或两个以上可变荷载在设计基准期内的相遇情况及其组合的最大荷载效应概率分布,并考虑结构构件可靠指标具有一致性的原则确定。
一般情况下,当有风荷载参与组合时,ψc取0.6;当没有风荷载参与组合时,ψc取1.0;对于高层建筑和高耸构筑物,其组合中风荷载效应的Ψ↓c均取1.0;在一般框架、排架结构的简化组合中,当参与组合的可变荷载有两个或两个以上,且其中包括风荷载时,ψ取0.85;其他情况,Ψ均取1.0。
荷载准永久值系数Ψ↓q是荷载准永久值与荷载标准值的比值。
荷载准永久值应按在设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间T,与设计基准期T的比值确定,比值Tq /T可采用0,5。
所以荷载准永久值相当于任意时点荷载概率密度函数50%的分位值。
结构上的作用各种施加在结构上的集中或分布荷载,以及引起结构外加变形或约束变形的原因,均称为结构上的作用。
引起结构外加变形或约束变形的原因系指地层、基础沉降、温度变化和焊接等作用。
结构上前作用可按下列原则分类:1.按其随时间的变异性和出现的可能性可分为永久作用,如结构自重、土压力、预应力等;可变作用,如楼面活荷载、风、雪荷载、温度等;偶然作用,如地震、****、撞击等。
2.按随空间位置的变异分为固定作用,如楼面上的固定设备荷载、构件自重等;可动作用,如楼面上人员荷载、吊车荷载等。
3.按结构的反应分为静态作用,如结构自重、楼面活荷重等;动态作用,如地震、吊车荷载及高耸结构上的风荷载等。
结构的作用效应作用引起的结构或构件的内力和变形即称为结构的作用效应。
常见的作用效应有:1.内力。
(1)轴向力,即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;(2)剪力,即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;(3)弯矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;(4)扭矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。
如正应力、剪应力、主应力等。
3.位移。
作用引起的结构或构件中某点位置改变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。
构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
5.变形。
作用引起的结构或构件中各点间的相对位移。
变形分为弹性变形和塑性变形。
6.应变:如线应变、剪应变和主应变等。
抗力结构或构件承受作用效应的能力称为抗力,如强度、刚度和抗裂度等。
强度:材料或构件抵抗破坏的能力,其值为在一定的受力状态和工作条件下,材料所能承受的最大应力或构件所能承受的最大内力(承载能力)。
刚度:结构或构件抵抗变形的能力,包括构件刚度和截面刚度,按受力状态不同可分为轴向刚度、弯曲刚度、剪变刚度和扭转刚度等。
对于构件刚度,其值为施加于构件上的力(力矩)与它引起的线位移(角位移)之比。
对于截面刚度,在弹性阶段,其值为材料弹性模量或剪变模量与截面面积或惯性矩的乘积。
抗裂度:结构或构件抵抗开裂的能力。
一些基本概念3弹性模量(E)、剪变模量(G)、变形模量(Edef)弹性模量:材料在单向受拉或受压且应力和应变呈线性关系时,截面上正应力与对应的正应变的比值:E:σ/ε。
剪变模量:材料在单向受剪且应力和应变呈线性关系时,截面上剪应力与对应的剪应变的比值:G=τ/γ(τ为剪应力,γ为剪切角)。
在弹性变形范围内,G=E/2(1+υ)。
υ——泊松比,预料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的比值。
如对钢材,=0.3,算得G=0.384E;对混凝土,υ=1/6,则得G=0.425E。
变形模量:材料在单向受拉或受压且应力和应变呈非线性(或部分线性和部分非线性)关系时,截面上正应力与对应的正应变的比值。
例如混凝土,其应力应变关系只是在快速加荷或应力小于fc/3(fc为混凝土轴心抗压强度)时才接近直线,而一般情况下应力应变为曲线关系。
混凝土规范中的Ec是在应力上限为σ:0.5fc 反复加荷5~10次后变形趋于稳定,应力应变曲线接近于直线,其斜率即为混凝土的弹性模量Ec。
当应力较大时,应力应变曲线上任一点,与原点。
的联线oa的斜率称为混凝土的变形模量E=tga↓1。
E′c也称为割线模量。
变形模量可用弹性模量表示:E′c=,Ec。
υ为弹性系数,随应力的增大而减小,即变形模量降低。
几个常用几何参数1.截面面积矩(又叫静矩s)。
截面上某一微元面积到截面上某一指定轴线距离的乘积,称为微元面积对指定轴的静矩;而把微元面积与各微元至截面上指定轴线距离乘积的积分称为截面的对指定轴的静矩Sx=ydF。
2.截面惯性矩(I)。
截面各微元面积与各微元至截面某一指定轴线距离二次方乘积的积分Ix=y ↑2dF。
3.截面极惯性矩(Ip)。
截面各微元面积与各微元至垂直于截面的某一指定轴线二次方乘积的积分Ip=P↑2dF。
截面对任意一对互相垂直轴的惯性矩之和,等于截面对该二轴交点的极惯性矩Ip=Iy+Iz。
4.截面抵抗矩(W)。
截面对其形心轴惯性矩与截面上最远点至形心铀距离的比值W2=。
5.截面回转半径(i)。
截面对其形心轴的惯性矩除以截面面积的商的二次方根。
6.弯曲中心。
对矩形、I形梁的纵向对称中面施加垂直(或叫横向力)外,对其他截面梁除产生弯曲外,还产生扭转。
欲使梁不产生扭转,就必须使外力P在过某一A点的纵向平面内,此A 点就称为弯曲中心,即只有当横向力P作用在通过弯曲中心的纵向平面内时,梁才只产生弯曲而不产生扭转。
脆性破坏和延性破坏脆性破坏:结构或构件在破坏前无明显变形或其它预兆的破坏类型。
延性破坏:结构或构件在破坏前有明显变形或其它预兆的破坏类型。
在冲击和振动荷载作用下,要求结构的材料能够吸收较大的能量,同时能产生一定的变形而不致破坏,即要求结构或构件有较好的延性。
例如,钢结构材料延性好,可抵抗强烈地震而不倒塌;而砖石结构变形能力差,在强烈地震下容易出现脆性破坏而倒塌。
为此,砖石砌体结构房屋需按抗震规范要求设置构造柱和抗震圈梁,约束砌体的变形,以增加其在地震作用下的抗倒塌能力。
钢筋混凝土材料具有双重性,如果设计合理,能消除或减少混凝土脆性性质的危害,充分发挥钢筋塑性性能,实现延性结构。
为此,抗震的钢筋混凝土结构都要按照延性结构要求进行抗震设计,以达到抗震设防的三水准要求:小震下结构处于弹性状态;中震时,结构可能损坏,但经修理即可继续使用;大震时,结构可能有些破坏,但不致倒塌或危及生命安全。