建筑力学与结构受压及受拉构件

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1、4受压及受拉构件14.1受压及受拉构件的内力4受压及受拉构件目录4.2钢筋混凝土受压构件4.3砌体受压构件4.4钢柱24受压及受拉构件1.理解钢筋混凝土轴压及偏压构件的构造要求；2.理解无筋受压砌体承载力计算方法；3.了解实腹式钢柱刚度和稳定性概念；4.了解格构柱的种类、适用范围和柱头、柱脚的构造要求；5.了解配筋砌体的种类和适用范围。34受压及受拉构件能进行钢筋混凝土轴压及偏压构件正截面承载力计算。4受压及受拉构件可分为轴心受力构件和偏心受力构件。轴心受力构件包括轴心受拉构件和轴心受压构件，偏心受力构件包括偏心受拉构件和偏心受压构件，如表4.1所示

2、。当纵向压力作用线与构件轴线重合时，称为轴心受压构件；不重合即有偏心距e0时，称为偏心受压构件。4受压及受拉构件5类别轴心受力构件（eo=0）偏心受力构件(eo≠0)轴心受拉构件轴心受压构件偏心受拉构件偏心受压构件简图变形特点主要为轴向伸长变形主要为轴向压缩变形既有伸长变形，又有弯曲变形既有压缩变形，又有弯曲变形举例屋架中受拉杆件、圆形水池等。屋架中受压杆件及肋形楼盖的中柱、轴压砌体等。屋架下弦节间（有竖向荷载，主要是钢屋架）、砌体中的墙梁。框架柱、排架柱、偏心受压砌体、屋架上弦杆（节间有竖向荷载）等。表4.1受压及受拉构件类型4受压及受拉构件64.

3、1受压及受拉构件的内力74.1.1.1拉（压）杆内力的概念图4.1（a）所示在纵向荷载F作用下将产生纵向变形Δl和横向变形Δb。若用假想平面m—m将杆件截开（图4.1（b）），其截面上与外力F平衡的力N就是杆件的内力。显然，该内力是沿杆件轴线作用的，因此，将轴向拉（压）杆的内力称为轴力。4.1.1轴心受力构件的内力4.1受压及受拉构件的内力8图4.1轴心受压构件受力图4.1受压及受拉构件的内力94.1.1.2截面法求轴力截面法求轴力的步骤如下:（1）取脱离体用假想的平面去截某一构件，例如图4.1（a）中m—m截面，从而把构件分成两部分，移去其中一部分

4、，保留部分为研究对象。（2）列平衡方程在脱离体截开的截面上给出轴力（假设为轴向拉力或轴向压力），例如图4.1（b）假定轴力N为压力，利用平衡方程就可以求得轴力N。若计算结果为负，说明与图中假设方向相反；若计算结果为正，说明与图中假设方向相同。4.1受压及受拉构件的内力10（3）画轴力图应用上述原理就可以求得任一横截面上的轴力值。假定与杆件轴线平行的轴为x轴，其上各点表示杆件横截面对应位置；另一垂直方向为y轴，y坐标大小表示对应截面的轴力N，按一定比例绘成的图形叫轴力图。4.1受压及受拉构件的内力11【例4.1】已知矩形截面轴压柱的计算简图如图4.2（

5、a）所示，其截面尺寸为b×h，柱高H，材料重度为γ，柱顶承受集中荷载F，求各截面的内力并绘出轴力图。4.1受压及受拉构件的内力12图4.2轴心受压构件4.1受压及受拉构件的内力134.1.1.3用节点法求桁架的内力上边缘的杆件称为上弦杆，下边缘的杆件称为下弦杆，上下弦杆之间的杆件称为腹杆，各杆端的结合点称为节点。各种桁架有着共同的特性：在节点荷载作用下，桁架中各杆的内力主要是轴力，而弯矩和剪力则很小，可以忽略不计。从力学观点来看，各节点所起的作用和理想铰是接近的。因此，桁架中各杆可以按轴心受力杆件设计。4.1受压及受拉构件的内力14对实际桁架的计算简

6、图通常作下列假定：（1）各杆端用绝对光滑而无摩擦的铰相互连接；（2）各杆的轴线都是绝对平直而且在同一平面内并通过铰的几何中心；（3）荷载和支座反力都作用在节点上并位于桁架平面内。4.1受压及受拉构件的内力15在分析桁架内力时，可截取桁架的某一节点为隔离体，利用该节点的静力平衡条件来计算各杆的内力，这种方法叫节点法。在桁架各杆件内力计算时，由于各杆件都承受轴向力，作用于任一节点的力（包括荷载、反力和杆件轴力）组成一个平面汇交力系，可对每一节点列出两个平衡方程进行求解。4.1受压及受拉构件的内力16【例4.2】求图4.3（a）中各节点在单位力作用下各杆件

7、的内力。4.1受压及受拉构件的内力17图4.3平行钢屋架内力计算4.1受压及受拉构件的内力18实际工程中大部分的纵向受力构件为偏心受力构件，主要是偏心受压构件，例如框架柱（图4.4（b））、厂房中的排架柱（图4.4（a））、承受非节点荷载的屋架上弦杆（图4.4（c））。下面仅讨论单向偏心受压柱的内力计算。4.1.2偏心受力构件4.1受压及受拉构件的内力19图4.4偏心受压构件4.1受压及受拉构件的内力20偏心受力构件实际上是轴向变形和弯曲变形同时存在的组合变形构件，它同时承受轴向力和弯矩，有时还承受剪力。内力计算时应将其组合变形分解为基本变形，单独计

8、算在轴向荷载、弯矩和剪力作用下的各截面的轴向内力、弯矩、剪力，并分别绘制相应的轴力图、弯矩图和剪力图，即得构