二級(jí)建筑師考試輔導(dǎo):建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型(3)

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二、建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    組成結(jié)構(gòu)體系的單元體稱(chēng)為基本構(gòu)件。按受力特征來(lái)劃分主要有以下三類(lèi):軸心受力陶件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。
    按其主要受力性質(zhì)常常又劃分為:拉桿、壓桿和受彎構(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(chēng)為軸心受力構(gòu)件。可分為:
    1.軸心受拉構(gòu)件
    構(gòu)件所受的力,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。
    σ1=F/bh此構(gòu)件的承載能力為σ1≤[σ]
    式中[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:σ1=F/bh
    但軸心受壓構(gòu)件的實(shí)際承載力是由穩(wěn)定性控制,穩(wěn)定系數(shù)Ψ≤1,故其承載力的表達(dá)式為:σ2=F/Ψbh≤[σ](6-3)
    這是因?yàn)槭軌簶?gòu)件承載時(shí),截面應(yīng)力尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就會(huì)因彎折而失去承載能力,這種現(xiàn)象稱(chēng)為喪失穩(wěn)定性。上式中的Ψ值即為按穩(wěn)定考慮的承載力與強(qiáng)度承載力的比值,稱(chēng)為穩(wěn)定系數(shù)。
    由此可見(jiàn)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:A1=F/[σ]
    壓桿所需截面為:A2=F/Ψ[σ]
    式中[σ]——材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。
    Ψ<1,故A2>A1
    Ψ值與桿件的長(zhǎng)細(xì)比λ有關(guān),λ=l0/i;
    式中l(wèi)0——桿件計(jì)算長(zhǎng)度;
    i——截面的回轉(zhuǎn)半徑,i=;
    I——截面的慣性矩,矩形截面時(shí):I=bh3,A=b*h
    所以i===h=0.289h
    λ越大,Ψ越小。則實(shí)際承載力越小。