建筑力学与结构选型第11章 建筑结构实例分析
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结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。
如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。
图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。
通常把作用在结构上的主动力称为荷载。
荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。
满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。
例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。
对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。
当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。
图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。
活荷载是指作用于结构上的可变荷载。
这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。
(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。
动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。
3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。
《建筑力学与结构》静定结构的内力分析【学习目标】1、能够计算多跨静定梁、刚架、桁架的内力2、能够画出多跨静定梁、静定平面刚架的内力图。
【知识点】静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架的内力计算。
【工作任务】任务多跨静定梁的计算任务静定平面刚架的内力计算及内力图绘制任务静定平面桁架内力计算【教学设计】通过对静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架例题的求解让同学们对静定结构的内力计算及内力图的绘制有个清楚的认识。
8.1静定梁的计算若干根梁用铰相连,并和若干支座与基础相连而组成的静定梁,称为多跨静定梁。
在实际的建筑工程中,多跨静定梁常用来跨越几个相连的跨度。
下图(a) 8-1所示为一公路或城市桥梁中,常采用的多跨静定梁结构形式之一,其计算简图如图8-1 (b)所示。
图8-1在房屋建筑结构中的木檩条,也是多跨静定梁的结构形式,如图8-2(a)所示为木檩条的构造图,其计算简图如图8-2(b)所示。
连接单跨梁的一些中间铰,在钢筋混凝土结构中其主要形式常采用企口结合(上图8-1a),而在木结构中常采用斜搭接并用螺栓连接(图8-2b)。
从几何组成分析可知,上图8-1(b)中AB梁是直接由链杆支座与地基相连,是几何不变的。
且梁AB本身不依赖梁BC和CD就可以独立承受荷载,称之为基本部分。
如果仅受竖向荷载作用,CD梁也能独立承受荷载维持平衡,同样可视为基本部分。
短梁BC是依靠基本部分的支承才能承受荷载并保持平衡,所以,称为附属部分。
同样道理在下图8-2(b)中梁AB、CD和EF均为基本部分,梁BC和梁DE为附属部分。
为了更清楚地表示各部分之间的支承关系,把基本部分画在下层,将附属部分画在上层,如上图8-1(c)和下图8-2(c)所示,我们称它为关系图或层叠图。
从受力分析来看,当荷载作用于基本部分时,只有该基本部分受力,而与其相连的附属部分不受力;当荷载作用于附属部分时,则不仅该附属部分受力,且将通过铰把力传给与其相关的基本部分上去。
建筑力学与结构第十一章高层建筑结构随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张等问题的有效途径。
在建筑力学与结构的领域中,高层建筑结构的设计与分析具有极其重要的地位。
高层建筑结构与低层和多层建筑结构相比,面临着更为复杂的力学问题。
首先,高度的增加使得风荷载和地震作用对结构的影响显著增大。
风在高层建筑周围形成复杂的气流,产生较大的风压,从而对建筑的稳定性和安全性构成威胁。
地震作用则会引发结构的水平振动,需要结构具备足够的抗侧移能力。
在高层建筑结构的设计中,结构体系的选择至关重要。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构由梁和柱组成,具有空间布置灵活的优点,但抗侧移能力相对较弱,适用于层数较低的高层建筑。
剪力墙结构则是利用钢筋混凝土墙体来抵抗水平荷载,具有较好的抗侧移性能,但空间布置不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,既能提供较大的使用空间,又能保证结构的抗侧移能力,是一种应用较为广泛的结构体系。
筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构等,具有很强的抗侧移能力,适用于超高层建筑。
高层建筑的竖向荷载也是设计中需要重点考虑的因素。
随着楼层的增加,竖向荷载不断累积,对结构的基础和柱子等构件产生巨大压力。
因此,在设计时需要精确计算竖向荷载,并合理选择结构构件的尺寸和材料,以确保结构的安全性和稳定性。
在高层建筑结构的分析中,需要运用多种力学理论和计算方法。
例如,有限元法可以将结构离散为多个单元,通过求解单元的力学方程来得到整个结构的受力和变形情况。
动力分析则用于研究地震作用下结构的响应,帮助设计人员采取相应的抗震措施。
为了保证高层建筑结构的安全性,在施工过程中也需要严格控制质量。
施工过程中的误差可能会导致结构的实际受力情况与设计不符,从而影响结构的安全性。
因此,需要对施工过程进行严格的监测和管理。