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工程实际中用到的力学知识

时间:2014-09-27 来源:未知 作者:傻傻地鱼 本文字数:1463字
论文摘要

  随着人类的进步与发展,人们逐渐从建筑结构和实践中总结经验,发展成力学理论与方法。这些理论和方法又反过来应用于工程中的各个领域当中。建筑结构的发展与力学是息息相关的。可以说,没有可靠的力学和结构分析就没有安全的建筑结构。特别是对于现代的高层、超高层、特殊结构的建筑物、构筑物而言,力学、结构分析就尤其重要。建筑物,特别是大型建筑物具有不可逆性,一旦其结构出现问题,其后果是不可估量的。

  如何结合实际情况,选择合理的建筑知识及结构布局,让建筑物的造价控制在合理的范围内,达到结构的安全、耐久、适用。以满足人们生产、生活的正常需要。如何归纳和总结工程实际中所用到的力学知识,并把它们提炼出来,归纳总结实施教学于课堂就是本文需要讨论的问题。

  首先,从一个工程实例来说明工程实际中用到的力学知识。卸料平台方案设计中涉及到的力学计算、悬挂式卸料平台的计算参照简支梁的计算进行。平台水平钢梁(主梁)的悬挑长度 3.5m,悬挑水平钢梁间距(平台宽度)2.7m。次梁采用 18 号工字钢,主梁采用 18 号工字钢,次梁间距 2.00m。容许承载力均布荷载 2.00KN/m2,最大堆放材料荷载10.00KN。

  1、 次梁的计算

  次梁选择 18 号工字钢,长 2.7m,间距 2m。

  1.1 荷载计算

  面板自重标准值为 0.30KN/m2,则 Q1=0.30×2.00=0.60KN/m最大容许均布荷载为 2.00KN/m2,则 Q2=2.00×2.00=4.00KN/m
  工字钢自重荷载 Q3=0.24KN/m
  则静荷载计算值 q=1.2×(Q1+Q2+Q3)=1.2×(0.60+4.00+0.24)=5.80KN/m
  活荷载计算值 P=1.4×10.00=14.00KN

  1.2 内力计算

  内力按照集中荷载 P 与均布荷载 q 作用下的简支梁计算,计算简图如下。

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  2、 主梁的计算

  主梁选择 18 号工字钢,间距 2.70m。

  2.1 荷载计算

  栏杆自重标准值 Q1=0.14KN/m,工字钢自重荷载Q2=0.24KN/m则荷载计算值 q=1.2×(Q1+ Q2)=1.2×(0.14+ 0.24)=0.45KN/m各次梁集中荷载取次梁支座力,经计算分别为P1=1.2×(0.30+2.00)×1.00×2.70/2+1.2×0.24×2.70/2=4.11KN。

  P2=1.2×(0.30+2.00)×2.00×2.70/2+1.2×0.24×2.70/2+14.00/2=14.84KN。

  2.2 内力计算

  卸料平台的主梁按照集中荷载 P 和均布荷载 q 作用下的简支梁计算。

 论文摘要

  经过简支梁的计算得到:

  ①A 支座处的支座反力为 RA=10.47KN(钢丝绳位置支撑反力)。

  ②均布荷载下最大弯矩值:Mmax1=1/8×ql2=1/8×0.45×3.52=0.689KN·m集中荷载下最大弯矩值:Mmax2=3/3.5×14.84=12.72KN·m则最大弯矩:Mmax=Mmax1+Mmax2=0.689+12.72=13.409KN·m2.3 抗弯强度计算
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  3、 钢丝拉绳计算

  钢丝拉绳的轴力 Ru 在竖直方向的分力与 A 支座的支座反力相等,即 Rc=Rusinθ=RA=10.47KN则 Ru=10.47/sin49.5°=13.77KN

论文摘要

  3.1 选择 6 ×19 钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1550MPa,直径 15mm。

  3.2 钢丝绳的容许拉力按照下式计算:

  论文摘要

  所以选用 1 根 15mm 钢丝绳满足要求。

  从上述实例我们能得到如下结论:

  ①结构计算简图的简化

  第一,结构的简化。
  第二,结点的简化。
  第三,支座的简化。
  第四,荷载的简化。

  ②结构内力的求解及内力图的画法

  建筑结构的内力主要包括:轴向拉力和压力、剪切力、扭矩、弯矩。其中弯剪最常见,也是最重要的内力形式。

  ③如何应用结构内力的计算结果

  第一,弯矩包络图配置钢筋。
  第二,由计算得到的内力最大值,选择截面尺寸。
  第三,由已知的材料特性,确定其最大受力能力。

  4、 结论

  要求学生弄懂最基本的力学原理,然后明白建筑结构如何转化为力学模型,用基本力学原理计算结构受力,最终解决实际工程问题。

  参考文献:
  [1]赵爱民.建筑力学[M].武汉理工大学出版社,2004.
  [2]梁春光.建筑力学[M].武汉理工大学出版社,2004.
  [3]周任,徐广舒.建筑力学[M].机械工业出版社,2012.

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