一些重要的结构概念.ppt

轴心受拉
具有明显屈服点的钢拉杆,轴力作用下的应力可表达为
应力σ= N / A ≤ f
式中:N ——轴力设计值;f ——材料抗拉强度设计值;
A ——拉杆截面积。
目前,我国生产的高强钢丝强度已达1860 N/mm2,一根7φ5钢绞线的截面积为139 mm2,而其最大负荷可达259 kN。新型碳纤维的抗拉强度高达3700 N/mm2 ,重量比钢材轻得多。
基本受力状态
拉、压、弯、剪、扭
pression、Bending、Shear、Torsion
轴心受压
抗压承载力N 可表达为
N =φA f
式中: N ——压杆的压力设计值;
A ——压杆截面积;
f ——材料抗压强度设计值;
φ——是一个随杆件长细比λ增大而减小的强度折减系数。
长细比λ为构件计算长度H0与回转半径 i 的比值。
即: λ= H0 / i
由力学知识:
式中: I ——截面惯性矩;
A ——截面面积,常用环形、圆形、方形、工字形、角钢和双角钢截面。
目前,我国已能生产C80(或C100)高强度商品混凝土, 轻质高强度混凝土的研究更有着广阔的前景。
a)拉压
H
H
H
H
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拉、压、弯、剪、扭
pression、Bending、Shear、Torsion
基本受力状态
弯、剪
在弯矩M 作用下,截面正应力的分布规律可表达为:σ= M y/ I
式中 M ——截面上作用的弯矩;
I ——截面惯性矩;
y ——所求应力点离中和轴的距离。
弯、剪
剪应力τ沿截面高度的分布规律可表达为:
τ=VS /(I b)
式中 V ——截面剪力;
I ——截面惯性矩;
b ——截面宽度;
S ——所求应力点以上部分截面的静力矩。
无论从承载力或刚度考虑,适当提高截面惯性矩是合理的。
q
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拉、压、弯、剪、扭
pression、Bending、Shear、Torsion
基本受力状态
混凝土后压碎
纵筋先屈服
适筋梁破坏
混凝土横向剥离
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基本受力状态
剪压破坏
拉、压、弯、剪、扭
pression、Bending、Shear、Torsion
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基本受力状态
砌体结构和短柱在水平荷载作用下常常会发生剪切破坏。
下图为2008年“”四川汶川地震后映秀镇中学外墙的破坏
情况,窗间墙交叉裂缝为典型的剪切破坏裂缝。
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基本受力状态
扭
受扭时由截面上成对的剪应力组成力偶来抵抗扭矩,截面边缘剪应力大,力臂也大;截面中间部分应力小,力臂也小。计算和试验研究表明,空心截面和外形相同实心截面的抗扭能力十分接近。
受扭构件以环形截面为最佳,方形、箱形截面也较好。例如,电杆,环形截面对抗扭是合理的。常见的受扭构件有:雨篷梁、阳台梁、框架边梁、吊车梁等。
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1
1-1
拉、压、弯、剪、扭
pression、Bending、Shear、Torsion
c)扭
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基本受力状态张拉索结构
(1)轴心受拉构件上每一点的材料的强度都被充分利用了,是最合理的受力状态。尤其对使用高强钢丝、钢丝束、钢绞线、碳纤维等抗拉强度很高的材料特别合理。目前悬索结构、悬挂结构日益广泛应用,就是应用了轴拉的合理受力状态。
上海南浦大桥
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基本受力状态张拉索结构
上海南浦大桥(主跨423m)
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基本受力状态张拉索结构
杨浦大桥
(主跨为 602 m )
典型的斜拉索结构
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基本受力状态张拉索结构
北京英东游泳馆斜拉索
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