“定性结构力学”在土木工程结构项目中应用

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浅析“定性结构力学”在土木工程结构项目中应用摘要:定性结构力学作为一种重要的知识理论和系统结构,在工程项目的开发与管理过程中有着重要的作用。了解定性结构力学相关的内容以及相关的设计理念具有重要的意义,在此基础之上进行相关的分析和估算,对于工程建设提供了理论上的支持。本文就从定性结构力学的相关知识出发,并结合土木工程的相关建设,进而探讨和论述了定性结构力学在其中的应用问题。

关键词:定性结构力学土木工程项目应用

随着经济的快速发展,科技的不断进步,工程建设也得到了快速的发展,如何做好工程的建设,促进经济的快速发展成为社会和各行业关注的重要问题。而作为工程建设中的重要理论知识之一的“定性结构力学”也得到了人们的关注和学习,它的相关知识要点、知识要义在实践中发挥中重要的作用。定性结构力学包括“计算结构力学”定性结构力学,从定性分析、估算判断的基础上进而掌握结构力学的核心概念和基本方法。

一、定性结构力学的相关知识

结构概念是人们对建筑结构的一般规律和最本质特征的认识,正确的结构概念使人们能深刻理解结构的受力特性,从而使设计更加完善。下面谈谈几个重要的基本概念

1、基本受力状态。构件的基本受力状态可以分为拉、压、弯、

剪、5种,一般构件的受力状态都可分解为这几种基本受力状态,因此加深对这5种基本受力状态的理解和体会是非常重要的。轴心受拉是最简单的受力状态,不论构件截面形状如何,只要外力通过截面中心,截面上各点受力均匀,构件上任一点的材料强度都可以被充分利用,因此轴心受拉是最合理的受力状态、目前悬索、悬挂结构得到广泛应用,就是采用了轴心受拉的合理受力状态。轴心受压与轴心受拉相比截面应力状态相同,只是拉压方向相反,截面上应力分布均匀,对于适合受压的材料也有很好的受力状态,例如石拱桥就充分利用了石材抗压的特点,结构经济合理。但受压构件较细长时会有稳定问题,偶然的附加偏心力会降低构件的承载能力,甚至引起失稳。

弯和剪往往同时发生,截面上弯曲正应力在中和轴近很小,离中和轴最远处最大;截面上剪应力刚好相反,中和轴处剪应力最大,离中和轴最远处剪应力为零,因弯和剪对材料的利用不充分,但这种受力状态在工程中可避免,所以选用合理的截面形式就显得很重要。对于大跨度的梁,可以改用杆件处于拉、压状态的桁架,从而材料得以充分利用。当构件受扭时截面上的剪应力在边缘处最大,在中处最小,同时扭转变形在边缘处很大,因此扭转是最不的受力状态,除了选用合理的截面形式外,更应注意结的合理布置,尽量减小构件的扭距,同时对扭转变形较的部位进行局部加强,提高抗扭能力。

二、定性结构力学在土木工程项目改造中的应用

(屋面平面布局图)

不论新建工程还是改造工程,实施之前须先对工程结构中的力学行为做出定性分析,然后进行定量计算。本项目根据原有施工图特点,定性分析如下:

( 1 ) 原图中所有柱下独立基础的形状尺寸和配筋情况基本相同,考虑到地基承载力的时间效应,二层①~②轴的室外楼梯间和④~⑤轴的室外平台变为室内从基础受力及地基承载力上是可行的。

( 2 ) 根据设计经验,原柱配筋偏于安全,且所有角柱配筋相同、边柱和中柱的配筋也分别相同,因此,无须对原有柱子进行加固便可实现增层改造。

( 3 ) 通过对比,虽增加了隔墙,但该墙可通过植于框架柱上的钢筋来解决;再之,砖墙支承在框架梁上,故窗上过梁可通过支承在墙体上的简支梁来解决。

( 4 ) 通过对比,改造后的结构虽在④轴和⑩轴上增加了外窗,但由于该窗所在的平面与轴线相同,故窗上过梁可通过简支于框架柱上的梁来解决,所不同是,由风荷载的影响,窗不能太高,为便于与整个结构的外形相协调,该梁尺寸定为100 m×1400m;另外,①轴以左原为开敞式走廊,欲将其改造为封闭式,考虑风荷载的影

响后,窗上也应设置过梁。由于过梁下无墙体支承,要实现这一点,需增加支承该梁的构造柱,该过梁可按单跨简支梁计算也可按多跨连续梁计算。

( 5 ) 通过对比,增加外窗的解决方案同第4 条;为实现室外楼梯变室内,应采取植筋的方法现浇z 一1,这样三层平面梁可支承于该柱上。

( 6 ) 通过图3可以看出,原屋面的局部的,因此,图2 所示的z—2、z —3 也应采取植筋的方法,以便使其屋面梁支承于该柱上。

(7)根据结构受力简单、传力明确的原则,布支座形式应根据受力有利的原则构造确定。

总之,定性结构分析作为重要的知识理论体系,无论是在项目工程的建设以及运用的过程中都发挥这重要作用。做好“定性结构分析”相关知识的学习、了解和认知,加强对定性结构相关知识的研究和分析。随着经济和科技的快速发展,工程建设也日益成为了热点和关注度较高的问题,定性结构分析做为一项实用性较强的理论知识,在土木工程项目中有着重要的运用,所以,加强定性结构分析与土木工程的有效结合,做到对土木工程的巨大推动和支持。在土木工程的项目管理和建设的过程中,一定要引进定性结构分析的相关原理,做好工程项目的分析工作,真正实现定性结构分析在其中的有效运用,进而打开土木工程建设的新局面。

注:文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。