结构力学第十四章结构振动与稳定
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钢结构设计原理知识点钢结构是现代建筑领域广泛应用的一种结构形式,具有强度高、刚度好、可塑性强等优点。
在钢结构设计中,掌握一些基本的设计原理是非常重要的。
本文将介绍钢结构设计中的一些知识点,帮助读者更好地理解和应用钢结构设计原理。
一、材料力学知识在钢结构设计中,材料力学是基础。
首先,我们需要了解钢材的强度和刚度特性,包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量等。
这些参数将直接影响到钢材的使用性能和结构的承载能力。
二、结构力学知识在钢结构设计中,结构力学是必须掌握的知识。
了解结构受力原理、受力形式以及受力计算方法对于设计出安全可靠的钢结构非常重要。
1. 静力学静力学是钢结构设计中最基本的力学原理。
它研究物体处于静止或匀速直线运动时的受力平衡条件。
在钢结构设计中,我们需要应用静力学原理来确定杆件的受力状态,包括梁的弯矩、剪力和轴力等。
2. 动力学动力学是钢结构设计中考虑结构在振动或冲击力作用下的响应。
钢结构在地震、车辆行驶和风荷载等外部力的作用下会发生振动,因此需要考虑结构的自振频率、振型和阻尼等参数。
三、结构稳定性知识钢结构在受到外力作用下,需要保持稳定。
在钢结构设计中,我们需要考虑结构的屈曲和稳定性,以确保结构在使用寿命内不会发生失稳。
了解结构的稳定性条件和计算方法对于设计具有稳定性的钢结构至关重要。
四、连接方式与设计钢结构中的连接方式对结构的安全性和可靠性有着重要影响。
了解各种连接方式的特点和设计原理,选择适当的连接方式,能够确保结构连接的强度和刚度满足设计要求。
五、局部稳定与极限设计在钢结构设计中,局部稳定和极限设计是非常关键的。
了解杆件的局部稳定问题和极限状态下的设计要求,能够合理选择截面尺寸和设计参数,保证结构的安全可靠。
六、施工与监控最后,钢结构设计在施工和监控阶段也需要考虑。
通过合理的施工工艺和监控手段,可以确保钢结构的正确安装和使用。
因此,熟悉施工和监控方面的知识也是设计者需要具备的能力。
总结:钢结构设计原理的知识点非常广泛,本文仅涵盖了一些基本的知识点。
南华大学《结构力学II》习题集(适合于大土木工程各专业方向)组编:刘华良班级:姓名:学号:建筑工程与资源环境学院道路桥梁工程教研室衡阳2005年前言本习题集取材于第九章位移法9-l 确定下列各结构的位移法未知数目,并绘出基本结构。
9-2~9-3 用位移法计算下列结构内力.并绘出其弯矩图、剪力图和轴力图。
题9-2图题9-3图9-4~9-11 用位移法绘制下列结构弯矩图。
题9-4图题9-5图题9-6图题9-7图题9-8图题9-9图题9-10图题9-11图9-12~9-15 用位移法绘制下列具有斜杆的刚架的弯矩图。
题9-12图题9-13图题9-14图题9-15图9-16~9-17 列出下列结构的位移法典型方程式,并求出所有系数和自由项。
题9-16图题9-17图9-18~9-23 用位移法绘制下列具有无限刚性杆结构的M图。
题9-18图题9-19图题9-20图题9-21图题9-22图题9-23图9-24~9-26 用位移法绘制下列刚架M图。
题9-24图题9-25图题9-26图9-27 用位移法绘制图9-27所示结构弯矩图,并求桁架杆的轴向力。
题9-27图9-28 用位移法求图9-28所示桁架各杆轴向力。
题9-28图9-29 图9-29所示为一个三角形刚架,考虑杆件的轴向变形,试写出位移法的典型方程,并求出所有系数和自由项。
题9-29图9-30~9-31 用位移法计算图示有剪力静定杆组成的刚架的M图。
题9-30图题9-31图9-32~9-41 利用对称性,用位移法求作下列结构的M图。
题9-32图题9-33图题9-34图题9-35图题9-36图题9-37图题9-38图题9-39图题9-40图题9-41图9-42~9-48 试直接按平衡条件建立位移法方程计算题9-2、9-5、9-8、9-11、9-12、9-24、9-35,并绘出M图。
题9-42图题9-43图题9-44图题9-46图题9-47图题9-48图9-49~9-52 试用位移法求作下列结构由于支座位移产生的M图。
结构力学教案第14章结构的稳定计算P第十四章结构的稳定计算14.1 两类稳定问题概述一、结构设计应满足三方面的要求1、强度2、刚度3、稳定性。
二、基本概念1、失稳:当荷载达到某一数值时,体系由稳定平衡状态转变为不稳定状态,而丧失原始平衡状态的稳定性,简称“失稳”。
工程中由于结构失稳而导致的事故时有发生,如加拿大魁北克大桥、美国华盛顿剧院的倒塌事故,1983年北京某科研楼兴建中的脚手架的整体失稳等,都是工程结构失稳的典型例子。
2、临界状态:由稳定平衡状态过度到不稳定状态的中间状态(中性平衡状态)。
3、临界荷载:临界状态时相应的荷载。
三、结构失稳的两种基本形式1、第一类失稳(分支点失稳):结构变形产生了性质上的突变,带有突然性。
2、第二类失稳(极值点失稳):虽不出现新的变形形式,但结构原来的变形将增大或材料的应力超过其许可值,结构不能正常工作。
c rc r14.2 确定临界荷载的静力法和能量法一、静力法1、临界状态的静力特征(1)体系失稳前在弹性阶段工作a 、应力、应变成线性关系。
b 、挠曲线近似微分方程成立。
(2)静力特征临界荷载具有“平衡状态的二重性”,因为它是由稳定平衡状态过渡到不稳定状态的极限状态。
2、定义:假定体系处于微弯失稳的临界状态,列出相应的平衡微分方程,进而求解临界荷载的方法。
3、步骤:(1)建立坐标系、取隔离体、绘受力图。
(2)列静力平衡方程。
(3)将挠曲线方程代入平衡方程后,利用边界条件求稳定方程。
(4)解稳定方程,求临界荷载。
4、举例试求图示结构的临界荷载。
x解“超越方程”的两种方法: 1、逐步逼近法(试算法):2、图解法:以αl 为自变量,分别绘出z= αl 和z=tg αl 的图形,求大于零的第一个交点,确定αl 。
取最小根αl =4.493例14?1 图14?6(a )所示一端固定、一端自由的杆件,BC 段为刚性,A B 段弯曲刚度为EI 。
试建立临界荷载的稳定方程。
结构⼒学-参考答案模块1参考答案1.结构有哪⼏种分类?答:结构主要有:杆件结构,薄壁结构和实体结构三类。
2.结构⼒学的研究对象和研究任务是什么?答:结构⼒学的研究对象:结构⼒学的研究对象是杆件结构,薄壁结构和实体结构的受⼒分析将在弹性⼒学中进⾏研究。
严格地说,⼀般的杆件结构是空间结构,但它们中的⼤多数均可简化为平⾯结构。
所以,本门课程主要研究平⾯杆件结构,即组成结构的所有杆件及结构所承受的外荷载都在同⼀平⾯内的结构。
结构⼒学是研究结构的合理形式以及结构在受⼒状态下内⼒、变形、动⼒反应和稳定性等⽅⾯的规律性的科学。
研究的⽬的是使结构满⾜安全性、适⽤性和经济⽅⾯的要求。
建筑物、构筑物、结构物在各类⼯程中⼤量存在:(1)住宅、⼚房等⼯业民⽤建筑物;(2)涵洞、隧道、堤坝、挡⽔墙等构造物;(3)桥梁、轮船、潜⽔艇、飞⾏器等结构物。
结构⼒学的任务:结构⼒学与材料⼒学、弹性⼒学有着密切的联系,他们的任务都是讨论变形体系的强度、刚度和稳定性,但在研究对象上有所区别。
材料⼒学基本上是研究单个杆件的计算,结构⼒学主要是研究杆件的结构,⽽弹性⼒学则研究各种薄壁结构和实体结构,同时对杆件也作更精确的分析。
结构⼒学研究杆件结构的强度、刚度和稳定性问题,其具体任务包括以下⼏个⽅⾯:(1)杆件结构的组成规律和合理的组成⽅式。
(2)杆件结构内⼒和变形的计算⽅法,以便进⾏结构强度和刚度的验算。
(3)杆件结构的稳定性以及在动⼒荷载作⽤下的反应。
结构⼒学是⼟⽊⼯程专业的⼀门重要的专业基础课,在各门课程的学习中起着承上启下的作⽤。
结构⼒学的计算⽅法很多,但所有⽅法都必须满⾜以下⼏个三个基本条件:(1)⼒系的平衡条件。
在⼀组⼒系作⽤下,结构的整体及其中任何⼀部分都应满⾜⼒系的平衡条件。
(2)变形的连续条件,即⼏何条件。
连续的结构发⽣变形后,仍是连续的,材料没有重叠和缝隙;同使结构的变形和位移应该满⾜⽀座和结点的约束条件。
(3)物理条件。