平面內(nèi)剛度及平面外剛度

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1、平面內(nèi)剛度與平面外剛度首先要理解什么是“平面內(nèi)”和“平面外”。平面內(nèi)就是指和載荷作用方向一直的方向，平面外就是和載荷作用方向垂直的方向?！　⊥ǔＫf(shuō)的樓板平面內(nèi)的剛度無(wú)限大，是指在水平荷載（地震和風(fēng)等）作用下，在水平面內(nèi)可以視為剛體，在該平面內(nèi)的每一點(diǎn)的位移都是相等的，此時(shí)它的截面高度可以認(rèn)為是整個(gè)樓的面寬或進(jìn)深。而平面外方向就是指樓板的結(jié)構(gòu)厚度，結(jié)構(gòu)厚度通常僅僅為十幾公分，和整個(gè)樓的面寬或進(jìn)深的十幾米或幾十米相比起來(lái)，就小多了。　　剛性樓板：平面內(nèi)剛度無(wú)限大，平面外剛度為零！即忽略了豎向剛度，因此，要考慮樓面梁的翼緣效應(yīng)！（《高規(guī)》5.2.2）　　彈性樓板6：真實(shí)計(jì)算面內(nèi)剛度和面外剛度—

2、—采用殼單元，最符合實(shí)際情況，可應(yīng)用于任何工程；但實(shí)際上，在采用本假定時(shí)，部分樓面豎向荷載將通過(guò)樓面的面外剛度直接傳遞給豎向構(gòu)件（柱。墻等），導(dǎo)致梁的彎矩減小，相應(yīng)的配筋也減小，與實(shí)際情況有差別！可應(yīng)用于板柱結(jié)構(gòu)！　　彈性樓板3：假定無(wú)平面內(nèi)剛度，而平面外剛度是真實(shí)的——采用厚板彎曲單元?？蓱?yīng)用于厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)！　　彈性膜：真實(shí)計(jì)算平面內(nèi)剛度，忽略平面外剛度——采用平面應(yīng)力膜單元計(jì)算！可應(yīng)用于工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)、體育場(chǎng)館結(jié)構(gòu)、樓板局部開(kāi)大洞結(jié)構(gòu)及平面弱連接結(jié)構(gòu)！強(qiáng)度定義1、材料、機(jī)械零件和構(gòu)件抵抗外力而不失效的能力。強(qiáng)度包括材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度兩方面。強(qiáng)度問(wèn)題有狹義和廣義兩種涵義。狹義的強(qiáng)度問(wèn)題指

3、各種斷裂和塑性變形過(guò)大的問(wèn)題。廣義的強(qiáng)度問(wèn)題包括強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題，有時(shí)還包括機(jī)械振動(dòng)問(wèn)題。強(qiáng)度要求是機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求?！　〔牧蠌?qiáng)度　指材料在不同影響因素下的各種力學(xué)性能指標(biāo)。影響因素包括材料的化學(xué)成分、加工工藝、熱處理制度、應(yīng)力狀態(tài)，載荷性質(zhì)、加載速率、溫度和介質(zhì)等?！　“凑詹牧系男再|(zhì)，材料強(qiáng)度分為脆性材料強(qiáng)度、塑性材料強(qiáng)度和帶裂紋材料的強(qiáng)度。①脆性材料強(qiáng)度：鑄鐵等脆性材料受載后斷裂比較突然，幾乎沒(méi)有塑性變形。脆性材料以其強(qiáng)度極限為計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)度極限有兩種：拉伸試件斷裂前承受過(guò)的最大名義應(yīng)力稱為材料的抗拉強(qiáng)度極限，壓縮試件的最大名義應(yīng)力稱為抗壓強(qiáng)度極限。②塑性材料強(qiáng)度：欽

4、鋼等塑性材料斷裂前有較大的塑性變形，它在卸載后不能消失，也稱殘余變形。塑性材料以其屈服極限為計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。材料的屈服極限是拉伸試件發(fā)生屈服現(xiàn)象（應(yīng)力不變的情況下應(yīng)變不斷增大的現(xiàn)象）時(shí)的應(yīng)力。對(duì)于沒(méi)有屈服現(xiàn)象的塑性材料，取與0.2％的塑性變形相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為名義屈服極限，用σ0.2表示。③帶裂紋材料的強(qiáng)度：常低于材料的強(qiáng)度極限，計(jì)算強(qiáng)度時(shí)要考慮材料的斷裂韌性（見(jiàn)斷裂力學(xué)分析）。對(duì)于同一種材料，采用不同的熱處理制度，則強(qiáng)度越高的斷裂韌性越低?！　“凑蛰d荷的性質(zhì)，材料強(qiáng)度有靜強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。材料在靜載荷下的強(qiáng)度，根據(jù)材料的性質(zhì)，分別用屈服極限或強(qiáng)度極限作為計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。材料受沖擊載荷

5、時(shí)，屈服極限和強(qiáng)度極限都有所提高（見(jiàn)沖擊強(qiáng)度）。材料受循環(huán)應(yīng)力作用時(shí)的強(qiáng)度，通常以材料的疲勞極限為計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)）。此外還有接觸強(qiáng)度（見(jiàn)接觸應(yīng)力）?！　“凑窄h(huán)境條件，材料強(qiáng)度有高溫強(qiáng)度和腐蝕強(qiáng)度等。高溫強(qiáng)度包括蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。當(dāng)金屬承受外載荷時(shí)的溫度高于再結(jié)晶溫度（已滑移晶體能夠回復(fù)到未變形晶體所需要的最低溫度）時(shí)，塑性變形后的應(yīng)變硬化由于高溫退火而迅速消除，因此在載荷不變的情況下，變形不斷增長(zhǎng)，稱為蠕變現(xiàn)象，以材料的蠕變極限為其計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。高溫持續(xù)載荷下的斷裂強(qiáng)度可能低于同一溫度下的材料拉伸強(qiáng)度，以材料的持久極限為其計(jì)算強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)持久強(qiáng)度）。此外，還有受環(huán)境介

6、質(zhì)影響的應(yīng)力腐蝕斷裂和腐蝕疲勞等材料強(qiáng)度問(wèn)題。　　結(jié)構(gòu)強(qiáng)度　指機(jī)械零件和構(gòu)件的強(qiáng)度。它涉及力學(xué)模型簡(jiǎn)化、應(yīng)力分析方法、材料強(qiáng)度、強(qiáng)度準(zhǔn)則和安全系數(shù)。　　按照結(jié)構(gòu)的形狀，機(jī)械零件和構(gòu)件的強(qiáng)度問(wèn)題可簡(jiǎn)化為桿、桿系、板、殼、塊和無(wú)限大體等力學(xué)模型來(lái)研究。不同力學(xué)模型的強(qiáng)度問(wèn)題有不同的力學(xué)計(jì)算方法。材料力學(xué)一般研究桿的強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)力學(xué)分析桿系（桁架、剛架等）的內(nèi)力和變形。其他形狀物體屬于彈塑性力學(xué)的研究對(duì)象。桿是指截面的兩個(gè)方向尺寸遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度尺寸的物體，包括受拉的桿、受壓的柱、受彎曲的梁和受扭轉(zhuǎn)的軸。板和殼的特點(diǎn)是厚度遠(yuǎn)小于另外兩個(gè)方向的尺寸，平的稱為板，曲的稱為殼?！　∫鉀Q結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題，除應(yīng)

7、力分析之外，還要考慮材料強(qiáng)度和強(qiáng)度準(zhǔn)則，并研究它們之間的關(guān)系。如循環(huán)應(yīng)力作用下的零件和構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度，既與材料的疲勞強(qiáng)度有關(guān)，又與零件和構(gòu)件的尺寸大小、應(yīng)力集中系數(shù)和表面狀態(tài)等因素有關(guān)。當(dāng)循環(huán)載荷不規(guī)則變化時(shí)，還要考慮載荷譜包括載荷順序的影響。復(fù)合應(yīng)力情形要用強(qiáng)度理論。有宏觀裂紋情形要用斷裂力學(xué)分析。某些零件往往需要同時(shí)考慮幾種強(qiáng)度準(zhǔn)則，加以比較，才能確定最可能出現(xiàn)的失效方式?！　〈蟛糠值慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題，通常是先確定結(jié)構(gòu)形