建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型輔導(dǎo)精選(2)
第二節(jié) 建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)
基本構(gòu)件是組成結(jié)構(gòu)體系的單元。按受力特征來劃分主要有以下三類:軸心受力構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。
(一)軸心受力構(gòu)件
當(dāng)構(gòu)件所受外力的作用點(diǎn)與構(gòu)件截面的形心重合時(shí),則構(gòu)件橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力為均勻 分布,這種構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件??煞譃椋?/p>
1. 軸心受拉構(gòu)件
如圖2-1所示構(gòu)件,外力F使構(gòu)件橫斷面僅產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力時(shí)即為軸心受拉構(gòu)件。常用于桁架的下弦桿及受拉斜腹桿。
如圖構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力
此構(gòu)件的承載能力為 σ1≤[σ]
[σ]—材料的允許應(yīng)力。這種構(gòu)件最能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。
2. 軸心受壓構(gòu)件
外力以壓力的方式作用在構(gòu)件的軸心處,使構(gòu)件產(chǎn)生均勻壓應(yīng)力時(shí),即為軸心受壓構(gòu)件。
其截面應(yīng)力為:
軸心受壓構(gòu)件截面應(yīng)力σ1尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[σ]前就會(huì)因彎折而失去承載能力這種現(xiàn)象稱為喪失穩(wěn)定性。因此其際承載力是由穩(wěn)定性控制,穩(wěn)定系數(shù)φ<1,故其承載力的表達(dá)式為:
式(2-3)中的φ即為按穩(wěn)定考慮構(gòu)件臨界應(yīng)力時(shí)的承載力與強(qiáng)度承載力的比值,稱為穩(wěn)定系數(shù)。由此可見相同材料的拉桿與壓桿受同樣的荷載F作用時(shí),拉桿所需的截面尺寸要比壓桿小。
拉桿所需截面為:
壓桿所需截面為:
[σ]—材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。
φ<1, 故A2>A1
φ值與桿件的長(zhǎng)細(xì)比λ有關(guān);λ=l0/i
l0—桿件計(jì)算長(zhǎng)度,
i——截面的回轉(zhuǎn)半徑; λ越大,φ越小。則實(shí)際承載力越小。
一般提高壓桿承載力的措施為:
(1)選用有較大i值的截面,即面積分布盡量遠(yuǎn)離中和軸;
(2)改變柱端固接條件或增設(shè)中間支承以改變桿件計(jì)算長(zhǎng)度l0。
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