建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)受壓及受拉構(gòu)件

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1、4受壓及受拉構(gòu)件14.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力4受壓及受拉構(gòu)件目錄4.2鋼筋混凝土受壓構(gòu)件4.3砌體受壓構(gòu)件4.4鋼柱24受壓及受拉構(gòu)件1.理解鋼筋混凝土軸壓及偏壓構(gòu)件的構(gòu)造要求；2.理解無筋受壓砌體承載力計(jì)算方法；3.了解實(shí)腹式鋼柱剛度和穩(wěn)定性概念；4.了解格構(gòu)柱的種類、適用范圍和柱頭、柱腳的構(gòu)造要求；5.了解配筋砌體的種類和適用范圍。34受壓及受拉構(gòu)件能進(jìn)行鋼筋混凝土軸壓及偏壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算。4受壓及受拉構(gòu)件可分為軸心受力構(gòu)件和偏心受力構(gòu)件。軸心受力構(gòu)件包括軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件，偏心受力構(gòu)件包括偏心受拉構(gòu)件和偏心受壓構(gòu)件，如表4.1所示

2、。當(dāng)縱向壓力作用線與構(gòu)件軸線重合時(shí)，稱為軸心受壓構(gòu)件；不重合即有偏心距e0時(shí)，稱為偏心受壓構(gòu)件。4受壓及受拉構(gòu)件5類別軸心受力構(gòu)件（eo=0）偏心受力構(gòu)件(eo≠0)軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件偏心受拉構(gòu)件偏心受壓構(gòu)件簡(jiǎn)圖變形特點(diǎn)主要為軸向伸長(zhǎng)變形主要為軸向壓縮變形既有伸長(zhǎng)變形，又有彎曲變形既有壓縮變形，又有彎曲變形舉例屋架中受拉桿件、圓形水池等。屋架中受壓桿件及肋形樓蓋的中柱、軸壓砌體等。屋架下弦節(jié)間（有豎向荷載，主要是鋼屋架）、砌體中的墻梁?？蚣苤⑴偶苤?、偏心受壓砌體、屋架上弦桿（節(jié)間有豎向荷載）等。表4.1受壓及受拉構(gòu)件類型4受壓及受拉構(gòu)件64.

3、1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力74.1.1.1拉（壓）桿內(nèi)力的概念圖4.1（a）所示在縱向荷載F作用下將產(chǎn)生縱向變形Δl和橫向變形Δb。若用假想平面m—m將桿件截開（圖4.1（b）），其截面上與外力F平衡的力N就是桿件的內(nèi)力。顯然，該內(nèi)力是沿桿件軸線作用的，因此，將軸向拉（壓）桿的內(nèi)力稱為軸力。4.1.1軸心受力構(gòu)件的內(nèi)力4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力8圖4.1軸心受壓構(gòu)件受力圖4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力94.1.1.2截面法求軸力截面法求軸力的步驟如下:（1）取脫離體用假想的平面去截某一構(gòu)件，例如圖4.1（a）中m—m截面，從而把構(gòu)件分成兩部分，移去其中一部分

4、，保留部分為研究對(duì)象。（2）列平衡方程在脫離體截開的截面上給出軸力（假設(shè)為軸向拉力或軸向壓力），例如圖4.1（b）假定軸力N為壓力，利用平衡方程就可以求得軸力N。若計(jì)算結(jié)果為負(fù)，說明與圖中假設(shè)方向相反；若計(jì)算結(jié)果為正，說明與圖中假設(shè)方向相同。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力10（3）畫軸力圖應(yīng)用上述原理就可以求得任一橫截面上的軸力值。假定與桿件軸線平行的軸為x軸，其上各點(diǎn)表示桿件橫截面對(duì)應(yīng)位置；另一垂直方向?yàn)閥軸，y坐標(biāo)大小表示對(duì)應(yīng)截面的軸力N，按一定比例繪成的圖形叫軸力圖。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力11【例4.1】已知矩形截面軸壓柱的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4.2（

5、a）所示，其截面尺寸為b×h，柱高H，材料重度為γ，柱頂承受集中荷載F，求各截面的內(nèi)力并繪出軸力圖。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力12圖4.2軸心受壓構(gòu)件4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力134.1.1.3用節(jié)點(diǎn)法求桁架的內(nèi)力上邊緣的桿件稱為上弦桿，下邊緣的桿件稱為下弦桿，上下弦桿之間的桿件稱為腹桿，各桿端的結(jié)合點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。各種桁架有著共同的特性：在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，桁架中各桿的內(nèi)力主要是軸力，而彎矩和剪力則很小，可以忽略不計(jì)。從力學(xué)觀點(diǎn)來看，各節(jié)點(diǎn)所起的作用和理想鉸是接近的。因此，桁架中各桿可以按軸心受力桿件設(shè)計(jì)。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力14對(duì)實(shí)際桁架的計(jì)算簡(jiǎn)

6、圖通常作下列假定：（1）各桿端用絕對(duì)光滑而無摩擦的鉸相互連接；（2）各桿的軸線都是絕對(duì)平直而且在同一平面內(nèi)并通過鉸的幾何中心；（3）荷載和支座反力都作用在節(jié)點(diǎn)上并位于桁架平面內(nèi)。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力15在分析桁架內(nèi)力時(shí)，可截取桁架的某一節(jié)點(diǎn)為隔離體，利用該節(jié)點(diǎn)的靜力平衡條件來計(jì)算各桿的內(nèi)力，這種方法叫節(jié)點(diǎn)法。在桁架各桿件內(nèi)力計(jì)算時(shí)，由于各桿件都承受軸向力，作用于任一節(jié)點(diǎn)的力（包括荷載、反力和桿件軸力）組成一個(gè)平面匯交力系，可對(duì)每一節(jié)點(diǎn)列出兩個(gè)平衡方程進(jìn)行求解。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力16【例4.2】求圖4.3（a）中各節(jié)點(diǎn)在單位力作用下各桿件

7、的內(nèi)力。4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力17圖4.3平行鋼屋架內(nèi)力計(jì)算4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力18實(shí)際工程中大部分的縱向受力構(gòu)件為偏心受力構(gòu)件，主要是偏心受壓構(gòu)件，例如框架柱（圖4.4（b））、廠房中的排架柱（圖4.4（a））、承受非節(jié)點(diǎn)荷載的屋架上弦桿（圖4.4（c））。下面僅討論單向偏心受壓柱的內(nèi)力計(jì)算。4.1.2偏心受力構(gòu)件4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力19圖4.4偏心受壓構(gòu)件4.1受壓及受拉構(gòu)件的內(nèi)力20偏心受力構(gòu)件實(shí)際上是軸向變形和彎曲變形同時(shí)存在的組合變形構(gòu)件，它同時(shí)承受軸向力和彎矩，有時(shí)還承受剪力。內(nèi)力計(jì)算時(shí)應(yīng)將其組合變形分解為基本變形，單獨(dú)計(jì)

8、算在軸向荷載、彎矩和剪力作用下的各截面的軸向內(nèi)力、彎矩、剪力，并分別繪制相應(yīng)的軸力圖、彎矩圖和剪力圖，即得構(gòu)