发挥结构工程师在设计中的主动性secret.docx
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发挥结构工程师在设计中的主动性secret
发挥结构工程师在设计中的主动性
二〇〇七年八月
前言…………………………………………………………………1~3
一、熟悉各类结构体系把握总体结构方案………………………4~7
二、全面理解规范精神准确执行规范条文……………………8~13
三、切实掌握力学概念合理利用结构特性……………………14~24
四、正确建立计算模型认真分析电算结果……………………25~29
五、准确表达设计意图力求保证施工质量……………………30~34
结束语…………………………………………………………………35
前言
在建筑工程的设计中,建筑专业是龙头,而结构专业通常处于被动地位。
首先一个建筑物必须满足它的使用功能,同时一个建筑物还应当具有适应自然环境和规划条件及其建筑本身性质的空间形象,这都是建筑方案需要解决的问题。
结构专业则为了建筑方案的实现,选择合适的结构体系,搭建起满足使用功能和空间形象的承重骨架。
简单说,建筑专业主要是空间划分和外形设计,结构专业则是为它们提供得以实现的保障。
建筑工程的设计过程,往往是先定形象再搭骨架,这就是结构专业处于被动地位的主要原因。
另外,结构设计除了满足建筑本身的需求外,还必须满足自然条件的要求,如地质条件、气候条件(风、雪、气温等)以及地震等。
而且这些自然条件都是有地域性的,在不同的地区它们会有很大的差别。
这些自然因素既是结构设计的前提,也是结构设计的目标。
结构设计不能脱离这些自然条件而随心所欲,这也是结构专业处于被动地位的一个重要原因。
如何变被动为主动,这是摆在结构工程师面前的一个重要课题。
要想改变这种处境,就只能靠发挥结构工程师的主观能动性。
在建筑工程的设计中,结构专业是风险最大、责任最重的专业。
建筑设计的评价常常带有主观因素,特别是对于建筑外形的好看或者难看,仁者见仁,智者见智,很难有一个公认的客观标准。
即使使用功能方面有一些缺陷,一般情况下也是可以进行修改弥补的,何况业主自己在使用过程中也会有所变化。
至于下水道不通畅、暖气不热、
空调不凉、电灯不亮等电气设备方面的毛病,也不会造成太大的损失,而且是容易处理和改进的。
唯独结构的安全问题是不能含糊的,是硬指标。
首先一个建筑物的结构体系不能出问题,一旦出问题就会房倒屋塌,发生重大事故。
其次每一个结构构件也必须保证安全,一根梁、一块板、一片阳台或雨罩一旦出问题,也会发生伤人事故。
另外由于某些原因(如温度变化、地基不均匀沉降等)在一些构件中出现裂缝,虽然没有实质性的安全问题,但是会给人们造成心理不安。
所有这一切,在结构设计中都应当慎重细致地考虑,不能留下隐患。
风险大责任重这是结构设计的又一重要特点。
为了消除风险,担负重任,适应这一特点,同样需要发挥结构工程师的主观能动性。
随着计算机的发展和普及,设计工作者告别了图板和计算尺的时代,画图用电脑,计算用软件,是生产力的一次大解放和大发展。
先进的设计工具和计算手段,不仅提高了设计效率,而且提高了计算精度,这本来是一件可喜可贺的事情。
但是由此带来的负面效应却不能忽视,在某些方面甚至达到了令人担忧的地步。
我们有一些年轻的结构工程师对电脑形成了一种依赖性,似乎离开电脑就做不了设计,有的甚至对软件的依赖达到了迷信的程度。
再加上某些商业软件在宣传中夸大其辞,任意忽悠,说什么“适用于各类结构形式和各种复杂布置”,说什么“完备的前后处理可使建筑平面直接形成结构计算模型直至构件配筋”,似乎使用软件进行结构设计就像使用傻瓜相机一样,只要按一下快门就成活儿。
这完全是一种误导,它抹煞了结构工程师在设计中的主观能动性,也忽视了工程设计中各类专业之间的相互约
束和协调,把一个复杂的系统过于简单化。
因此,电脑越是普及,软件在设计中越是重要,结构工程师就更需要在设计中发挥自己的主观能动性,不能做电脑和软件的奴隶。
以上从三个方面说明了结构工程师在设计中发挥主观能动性的必要性和重要性,那么这种主动性如何发挥呢?
我个人认为可以从以下几个方面来体现:
1.熟悉各类结构体系,把握总体结构方案;
2.全面理解规范精神,准确执行规范条文;
3.切实掌握力学概念,合理利用结构特性;
4.正确建立计算模型,认真分析电算结果;
5.准确表达设计意图,力求保证施工质量。
一、熟悉各类结构体系把握总体结构方案
在有些人当中存在着一种错误观念,即认为建筑方案的设计只是建筑师的事情,他们可以凭借灵感创作自己的作品,俗称“耍方案”或者“刷方案”,把建筑方案设计当作捏橡皮泥,随便耍;或者把建筑方案设计当作画油画,任意刷。
这种思想不仅存在于建筑师当中,而且也存在于不少结构工程师当中,甚至在设计单位的一些领导者当中也存在这种思想,很多建筑方案没有经过各工种配合和技术评审就拿出去投标就可以印证这一点。
诚然,在建筑工程的设计中建筑专业是龙头,建筑方案设计要由建筑师主导。
但是建筑设计首先是工程设计,而且是一个系统工程设计,必须满足工程需要,起码要有一个支撑起建筑空间和建筑外形的结构体系,才能实现建筑的使用功能和形象功能。
因此方案设计阶段,结构工程师必须参与,而且应尽早介入,以满足建筑方案的可行性。
结构工程师要提高自己的方案能力,首先要熟悉各类结构体系的特点和适用范围,同时要加强建筑修养,充分理解建筑师的意图,根据当地的自然条件和经济技术条件,选择合情合理的结构方案。
所谓“合情”,就是首先必须满足使用功能及其空间要求,同时还要尽量满足建筑形象的要求。
假如一个300人报告厅,需要结构跨度是15m,结构工程师非要在中间加一根柱子,那就不合情。
假如建筑师设计的建筑外形是圆的,结构工程师说圆的不好做,非得做成方的,那也不合情。
所谓“合理”,就是首先必须满足结构安全及必要的构件尺寸,
同时还要尽量节省材料和降低造价。
譬如上面提到的报告厅要设在底层,而上面几层为小开间的办公室,而且层高不允许设置大跨梁,这样结构设计就很困难,即使采用梁托柱勉强做出来,也是非常不合理的,可以跟建筑师协商换一种空间划分方式,譬如将大跨度报告厅放在顶层。
对于一般结构体系所适用的建筑类型,要有一个基本了解。
譬如,砌体结构一般适用于多层的住宅、宿舍、办公楼等;框架结构一般适用于多层的办公楼、教学科研楼、商场、餐饮娱乐及各种附属用房;剪力墙结构一般适用于高层住宅、高层公寓;框架—剪力墙和框架—核心筒结构一般适用于高层写字楼、旅馆客房以及综合楼等;筒中筒结构则一般适用于超高层建筑。
当然还有一些其他的结构体系,如钢筋砼结构与钢结构组成的混合结构,内设型钢外包砼的劲性结构,外包钢管内灌砼的钢管砼结构以及各种形式的钢结构等,在设计中都是可供选择的结构形式。
在大跨楼盖结构中除了普通的主次梁和交叉梁之外,还有密肋楼盖、现浇空心板楼盖以及组合梁楼盖等都是可供选择的楼盖结构形式。
在选择结构体系或结构形式时,要具体问题具体分析,不能一概而论,并非一成不变。
一般情况要综合考虑三方面因素:
第一是适用性,所采用的结构体系和构件断面是否满足建筑空间和建筑造型的要求;第二是安全性,在各种荷载作用下以及自然条件的影响下,结构体系以及地基基础是否能够保证安全;第三是经济性,通过对材料用量、施工难度、节能省地以及维护保养等因素进行分析比较,最后选择综合效益最佳的结构形式。
前面提到一般建筑方案设计阶段,建筑先行,结构应尽早介入,以便为建筑方案的可行性提供保障。
有一些特殊建筑,在方案设计阶段,结构专业必须始终参与,有时还会起到决定性的作用。
譬如超高层建筑,建筑方案必须满足超高层建筑结构的基本要求,特别是在地震区,结构体系和竖向构件布置必须形成合理和可靠的抗侧力体系。
建筑方案给出的筒体尺寸太小或者建筑对墙、柱断面限制过严,都会造成结构方案不能成立,进而使建筑方案不可行。
当结构设计为了控制位移而增强刚度,需要设置加强层时,建筑设计就必须考虑这一因素,与结构专业共同协商选择一个适当的位置设置加强层,并配合设备专业给加强层分配合理的功能。
另外超高层建筑在空间划分和使用功能上应当简单规则,不能忽大忽小,起伏变化。
再譬如体育场馆、影剧院、会展中心、候机楼、候车大厅等诸如此类的大空间建筑,其屋盖跨度往往几十米甚至一百多米,建筑方案必须考虑大跨结构的合理形式和尺寸,建筑高度和建筑外形都应当适应一定的结构形式,没有结构工程师的配合,这类建筑的方案设计将无法进行或者说无法实现。
大跨空间结构形式很多,如网架、网壳、桁架、拱壳、张弦梁、悬索以及膜结构等,按照构件空间布置和单元组合形式的不同,还会有更多的空间结构类型。
这些空间结构的共同特点就是避免或减小构件弯剪受力,尽量发挥构件的抗压承载能力,既节省材料,又减轻自重。
另外不同的空间结构形式有各自的适用范围,尤其是具有各自的造型和空间形象,这就需要结构工程师跟建筑师共同协商,选择恰当的空间结构体系来满足建筑要求。
另外有一些带有结构转换的建筑,
涉及到转换层及转换构件的结构设计,在方案设计阶段也必须有结构工程师的参与才能保证建筑方案的成立。
在方案设计中,基础方案也是一项重要内容,特别是当地质条件比较差或荷载分布悬殊太大的时候,还有超高层建筑、大空间建筑以及需要设置拉索地锚的工程,地基基础的设计尤为重要。
基础方案的选择除了与上部结构体系有关之外,还与当地的地质条件有关,在建筑方案设计阶段一般是参考当地一些同类建筑的经验初步确定,等到地质勘察报告出来之后,再进行深入的技术设计,在此不再展开讨论。
1.《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称“高规”)在4.2.3条中对各类结构体系提出了最大高宽比的限值,有些结构工程师在具体工程设计中就不敢轻易突破这些限值。
其实高宽比的问题主要是影响结构的侧移刚度和抗倾覆稳定,只要结构布置合理,侧向位移控制在允许范围,再能保持整体稳定性,高宽比并不是不可突破的。
何况条文中的用词是“不宜超过”,有的专家甚至主张把这一条从规范中撤出。
2.“高规”在4.3.5条中规定:
“结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑……不应大于0.85”。
对于这一规定我个人认为并不十分合理,起码不能绝对化。
扭转振型的周期偏长,只能说明结构的扭转刚度偏小,而扭转刚度偏小却不一定对抗震不利。
假如一幢高层建筑平面为方形或矩形,质量分布和结构布置又分别对称于两个主轴,若按照振型分解法进行动力分析,扭转振型与平动振型是相互独立的,不会发生耦联现象,按照目前的地震作用计算方法是不会产生扭转效应的,除非地面运动能够考虑扭转加速度的因素。
另外,规则结构是允许不进行平扭耦联计算的,有的甚至可以采用底部剪力法进行计算,也就是说规则结构可以不考虑扭转振型,当然也就不必考虑周期比。
至于偏心过大的特别不规则高层建筑,扭转效应很大,
必须进行耦联计算时,适当控制其周期比是必要的。
3.“高规”有几处提到了偶然偏心问题:
3.3.3条规定:
“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响”。
4.3.5条规定:
“在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;……”。
4.6.3条在规定各种结构的弹性层间位移角限值的条文附注中又指出:
“抗震设计时,本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”。
首先,偶然偏心是一个似是而非的问题,偏心多大,偏向何方,谁都不知道;而且由于各种振型的多样性,扭转与平动两种因素耦联的复杂性,绝非是把各楼层的偶然偏心统一偏向一个方向所能处理的,更不一定是最不利的。
其次,在计算位移比时要考虑偶然偏心,在计算层间位移时又不考虑偶然偏心,既令人费解,也造成计算的复杂和混乱,不知道各种计算软件是怎么处理的。
至于在考虑双向地震作用和非耦联计算时,有些人也想考虑偶然偏心就更不应该了。
另外,顺便指出层间位移和平均位移是一个很复杂的问题,由于计算点的空间位置不一样,振型组合的路径不同(是先计算位移差或平均值再组合,还是先组合各点的位移再计算位移差或平均值),会得出不同的计算结果,结构工程师应对自己使用的计算软件有所了解,才可以判断计算结果的可信度。
4.《建筑抗震设计规范》6.1.14条规定:
“地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,……地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积,除应满足计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1
倍;……位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和”。
这里有两个问题值得讨论:
首先,地下室顶板既然可以作为上部结构的嵌固部位,说明地下室的侧移刚度比上部结构大得多,地下层的侧移就很小,可以忽略。
地下室柱子的两端层间位移也可以忽略,其受力状态绝不会比首层柱更差。
其次,上部结构的柱根在地下室顶板处的嵌固,是由该处节点的地下室梁柱共同约束的,即首层柱根的固端弯矩是由地下室柱顶和节点左右梁端的约束弯矩共同平衡的。
因此要求地下室柱承载力大于首层柱和要求地下室顶板的梁柱节点满足强梁弱柱的条件都是不合理的。
况且首层柱根的弯矩有时还要放大,而且实际工程中底层柱断面及其配筋都很大,而地下室顶板梁的断面和配筋往往不需要太大,要想满足上述两个要求是行不通的。
5.《建筑地基基础设计规范》(以下简称“地基基础规范”)8.4.5条规定:
“梁板式筏基底板除计算正截面受弯承载力外,其厚度尚应满足受冲切承载力、受剪切承载力的要求”。
而且作为强制性条文。
本条分别给出了底板受冲切承载力和受剪切承载力的计算公式(8.4.5-1)和(8.4.5-3),同时给出了各自的计算示意图。
根据受力分析和破坏机理,冲切和剪切是同类性质的问题,区别在于冲切破坏是一个围合的锥台柱面,而剪切破坏是一个单向斜截面。
由此看来,对双向板应当验算其受冲切承载力,而不需验算受剪承载力,双向板受剪承载力示意图8.4.5-2是不可思议的;对单向板则应当验算其受剪切承载力,只需取单位宽度的板带计算即可。
同样道理柱子的独立
基础一般只需验算受冲切承载力,而条形基础的底板一般只需验算受剪切承载力。
6.关于地基承载力(包括桩基承载力),由于硬套“以概率理论为基础的极限状态设计法”,近年来引起了不少混乱。
89年版的“地基基础规范”将地耐力称为“地基承载力标准值”,为了与上部结构的荷载效应设计值对应,修改了深宽修正的公式并将修正后的地耐力称为“地基承载力设计值”。
这样就引起一个概念的混乱:
地耐力应当属于抗力的范畴,而一般抗力设计值应该小于标准值(砼强度和钢筋强度都是这样),唯独地耐力的设计值大于标准值,这不符合逻辑。
94年版的《建筑桩基技术规范》倒是注意到这一问题,将桩周的侧阻力和桩端的端阻力分别称为“极限侧阻力标准值”和“极限端阻力标准值”,然后再采用抗力分项系数把桩基极限承载力标准值转换为桩基承载力设计值。
绕来绕去,把结构工程师弄的晕头转向。
02年版的“地基基础规范”作了一定的修正,将地耐力称为“地基承载力特征值”,并明确与上部结构的荷载效应标准组合相对应,概念上清晰了一些。
但是还不够彻底,而且深宽修正公式仍然采用89规范的公式,这样就造成了两本规范安全度的不一致。
其实设计方法除了近年来兴起的用分项系数表达的极限状态设计法之外,还有传统的允许应力法和安全系数法。
地基承载力指标向来都是采用允许值,它所对应的上部结构的荷载效应就是标准组合,地基验算采用的是允许应力法,没有分项系数的问题。
再说桩基设计向来都是采用安全系数法,一般取安全系数不小于2。
其实94年版“桩基规范”所采用的抗力
分项系数再与荷载分项系数组合后,就相当于安全系数不小于2,不过是拐了个弯儿而矣。
关于如何理解和执行规范的问题,还可以举出一些例子,譬如钢筋的砼保护层厚度问题、多层剪力墙结构的抗震等级问题、剪力墙的边缘构件以及约束边缘构件的构造问题等等,时间关系不再一一列举。
每个结构工程师都可以在学习和运用规范的过程中,多动脑筋,善于分析,全面理解,准确执行,不可死搬硬套,迷信盲从。
三、切实掌握力学概念合理利用结构特性
在结构设计中,结构计算是不可或缺的重要内容,这是保证结构安全性的必要环节。
结构计算不光是要进行理论分析和定量计算,还需要进行定性分析和概念判断。
结构工程师除了应当具有一定的力学知识和计算能力之外,还需要切实掌握力学概念,并能够合理地利用结构特性进行综合分析和概念设计。
力的作用特性、力的传递方式、力的平衡原则是最基本的力学概念。
结构材料、结构形式、结构布置、结构连接等结构特性不仅会影响结构的受力状态,而且也是结构强度、刚度、稳定性的重要保障。
因此结构设计需要综合考虑各方面的因素,不能简单地认为能用软件计算、会用电脑画图就行了。
1.虚力与实力的不同特性
通常荷载的分类有:
静力荷载和动力荷载;固定荷载和移动荷载;恒荷载和活荷载;活荷载又包括楼(屋)面活荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等等。
这些荷载都是“有形”的,都是实实在在作用在结构上的外力,不妨称之为“实力”。
这些实力作用在结构上,就会引起结构的内力和变形,这是大家都熟知的。
另外,结构还会受到一些无形的作用或者影响,同样可以引起结构的变形和内力,如温度变化、地基不均匀沉降、砼收缩徐变、安装焊接应力以及地震等等。
规范的术语称之为“作用”,而不称为“荷载”,相对于上面的实力而言,我把它们统一称之为“虚力”。
需要指出:
这种虚力不是在虚功原理中所说的虚力,不是虚设的东西。
虚力
除了分别具有各自的特性外,还有一个共同的性质,就是它们对结构的作用效应与结构本身的特性有关,可以采取适当的措施来消弱甚至消除它们对结构的不利影响。
如果说实力需要“硬抗”的话,那么虚力就可以“柔克”。
譬如对温度变化的影响,可以采取设置伸缩缝或者加强保温隔热的措施来消弱,也可以利用砼材料抗压性能强而抗拉性能弱的特点采用预应力技术来处理。
对于地基不均匀沉降的影响,一般是由于基础荷载分布不均或者地基变形能力强弱悬殊造成的,可以采取设置沉降缝或者进行地基处理(桩基或复合地基)的措施加以解决。
上述两种情况,都是由变形引起的影响,对于静定结构来说内力与变形无关,因此温度变化和地基沉降不会在静定结构中产生内力,由此可以看出虚力和实力的特性是很不一样的。
再说地震作用:
地震造成的地面运动必须引起结构的振动,才能对结构产生影响(除非地陷或者地基土液化所造成的震害)。
地震对结构的影响大小,不仅与地面运动的强弱有关,还与结构本身的振动特性有关。
而结构振动的特性又与结构本身的刚度和材料的阻尼以及质量分布有关。
因此同样的地面运动在不同的结构中产生的响应是不一样的。
由此,我们可以通过合理的结构设计来改善结构的振动特性,以减轻地震作用;我们也可以采用隔震或减震措施来消弱地震影响。
另外地震作用的过程是一种能量释放的过程,因此还可以利用结构的延性或采用各种阻尼器来消耗地震能量,以减弱地震作用。
总之,不能象对待“实力”那样,采取“硬抗”的方式来对待地震作用;而应
当把地震作用看成是“虚力”,采取“柔克”的方式才是上策。
至于砼结构的收缩应变和钢结构的安装焊接应力问题,通常是通过改进施工工艺,采用合理的施工措施加以处理。
这里需要指出的一点是:
施工后浇带只能部分消除砼的收缩影响,而不能解决温度影响的问题,超长结构单纯靠设置后浇带的措施来处理是不妥的。
2.被动力与主动力的不同特性
顾名思义,所谓“主动力”就是主动施加在结构上的外力,包括各种荷载和作用,一般在结构计算之前就应该而且能够确定;所谓“被动力”则是主动力作用下在结构内外被动产生的作用力,必须根据力学原理通过计算分析才能确定。
可见主动力与被动力之间存在着前后次序和因果关系,主动力是前因,而被动力是后果。
对于主动力大家都很熟悉,在结构计算之前都要先进行荷载计算。
下面主要讲一下被动力的特性及其与结构设计的关系。
图
(1)均匀地基刚性基础
图
(2)岩石地基
图(3)较硬地基柔性基础
图(4)软弱地基
结构中的内力也是一种被动力,内力的分布与结构体系有关。
同
样的荷载作用下,静定结构与超静定结构、梁与拱、梁与桁架等都会产生不同的内力。
如图(5)a为一简支梁,图(5)b为一两端固定梁,虽然它们的跨度、荷载都一样,但两根梁的内力分布显然不同。
如图(5)c为一无铰拱,跟图(5)b相比,除了荷载、跨度相同外,支座条件均为两端固定,但是由于结构形式不同,其内力分布也完全不一样。
再如图(6)a为一悬臂梁,图(6)b为三角桁架,虽然荷载和臂长一样,其内力也完全不同。
c
b
a
图(5)
b
a
图(6)图(7)
在超静定结构中,杆件之间的相对刚度也会引起内力的变化。
如
图(7)中的刚架,相对于横梁来说,立柱的线刚度越小,梁端弯矩就越小;相反立柱的线刚度越大,梁端弯矩也越大。
总之,在结构设计中,结构工程师可以通过选择合适的结构形式或适当调整构件的断面,尽量使结构达到合理的受力状态。
3.力的传递方式及其路径
了解力的传递方式和传递路径,在结构设计中也是很重要的。
在建筑结构中,竖向荷载一般按照“板→梁(先次梁后主梁)→柱(墙)→基础→地基”这样的路径进行传递;而水平荷载的传递就不这么简单,它是通过结构的整体平衡和变形协调条件来完成荷载的传递。
了解力的传递方式和路径,就可以分清主次,抓住关键部位,找出薄弱环节,有效地保证结构的安全性。
譬如梁的安全度不够,板的承载能力再强也不行;同样道理,梁与柱、构件与节点、上部结构与基础或支座等等,它们之间也都存在受力上的主次关系,也都有“强主弱次”的问题。
再譬如对于一些关键部位和重要构件更要慎重处理,象框支梁柱、托柱梁或桁架、大跨构件的支座以及高层结构的底部等等都应当采取加强措施,提高安全储备。
另外,调整结构布置、改善力的传递方式,也可以使结构的受力状态更加合理。
譬如:
双向板的受力就比单向板有利;交叉次梁传力就比单向次梁传力均匀;无次梁楼板对主梁的荷载传递方式更简单,例如地下室顶板,尤其是人防地下室顶板,构造要求板很厚,如果柱网尺寸不太大就没有必要设置次梁;合理布置剪力墙并加强楼面结构的整体性,就可以保证剪力墙与框架的协同工作,合理分配水平力,即有效地把水平力更多地转移到刚度较
大的剪力墙上。
关于地震作用的传递问题需要单独说明。
由于地震作用是结构振动所产生的“惯性力”,其分布与质量有关,属于“体积力”的范畴,它的作用与一般的外力不同。
例如框架结构中的填充墙,其重力荷载全部传给墙下的梁,而惯性力则可能传给两侧的柱子,甚至还会传给墙上的梁。
再例如框架结构中楼面的惯性力,首先是通过楼板传给框架梁,再由框架整体受力来承担,而不是象通常计算简图那样直接作用在框架节点上。
如图(8)a所示为一对称的单跨单层框架,假设“惯性力”沿着框架梁均匀分布,则在梁内产生半跨受拉、半跨受压的轴力。
而一般的计算模型是按照图(8)b简化的,这样框架梁的轴力就为零。
实际上还应补充像图(8)c那样的受力状态才符合原状,当跨度很大(例如大跨屋盖结构)时,这种水平轴力的作用是不
ab
图(8)
c
可忽视的。
另外由此还可以得到一个启示,在对称的双肢剪力墙中,连梁的轴力是可以忽略的,因为与剪力墙分担的楼层地震力相比,连梁上的分布惯性力很小,可以忽略不计。
4.力的平衡原则
建筑结构能够维持正常工作和保证安全,保持平衡状态是必不可少的条件,承载能力(强度)、变形条件(刚度)、稳定性等都是建立在满足平衡条件的基础之上的。
一根构件失去平衡就会退出工作,造成局部破坏,结构体系失去整体平衡就会造成倾覆或倒塌,因此平衡问题是一个非常重要的问题。
先举一个外力平衡的例子。
在